光触媒分解性コアを搭载した新しい循环性プラスチックを开発
研究のポイント
- 光触媒により容易に分解可能な第叁级アルキルエステル（注1）分解コアを开発しました。
- 开発した「分解コア」は、ポリアリレート?ポリエチレンテレフタレート?ポリウレタンなど异种プラスチックに元のプラスチックと同等の强度や耐热性を维持しつつ、分解性を导入することができます。
- 本技术「コアブロックテクノロジー」は、分解手法开発时间を短缩でき、世界的なプラスチック再资源化问题の解决およびカーボンニュートラルに贡献します。
研究概要
山口大学大学院創成科学研究科の西形孝司 教授らの研究グループは、産業技術総合研究所 触媒化学研究部門の谷口剛史 上級主任研究員、日本工業大学の小池隆司 准教授らとの共同研究により、異なる種類のプラスチックに共通して導入可能な光触媒分解性コアを用いた新しいケミカルリサイクル技術「コアブロックテクノロジー」を開発しました。
プラスチックごみ问题の解决には、使用后に分解?再利用できる「ケミカルリサイクル」対応型のプラスチック设计が求められています。これまで、既存のプラスチックを分解する「直接分解法」の开発には、プラスチックの种类ごとに専用の化学反応が必要なためその开発には多くの时间と労力が费やされてきました。また、分解の起点（トリガー）をあらかじめプラスチックに组み込む「分解トリガー法」も研究されていますが、こちらも个々のプラスチックに适したトリガーを别々に设计する必要があり、同様の课题を抱えていました。いずれの场合においても、ケミカルリサイクルを実施するための化学反応（热分解、水素化分解など）は、その分解に高エネルギー条件を必要とする场合があり、大量のエネルギー消费とそれに伴う温室効果ガス排出の観点からも问题となっています。
本研究で开発した技术は、これらの课题に対する一つの解决策を提供するものです。研究グループは、第叁级アルキルエステル构造を持つ「ユニバーサル分解コア」を设计しました。このコアは、省エネルギーな尝贰顿光を用いた触媒反応で分解可能であり、また、様々なプラスチックに共通して组み込むこともできるため、温室効果ガス排出に加え个别の分解法やトリガーを开発する手间と时间を削减できます。この共通分解性を多様なプラスチックに付与する环境にやさしい技术を「コアブロックテクノロジー」と名付けました。
社会的な背景
プラスチックは、軽量で耐久性に优れ、加工が容易なことから、包装材から自动车部品、医疗机器に至るまで现代社会に不可欠な素材として広く利用されています。しかし、その耐久性ゆえに自然界では分解されにくく、使用后の処理が国际的な环境课题となっています。现在、プラスチックは年间4亿5,000万トン以上生产されており、その最终的な処理先は埋立、焼却、またはリサイクルのいずれかです。しかし、実际には世界でリサイクルされているプラスチックはわずか9%に过ぎず、12%が焼却、79%が埋立処分されています。世界人口の増加と経済成长に伴いプラスチックの需要は増加の一途をたどっており、その廃弃に伴う温室効果ガス排出量も増加し続けています。
こうした状况の中で、廃プラスチックの処理方法としては、化学分解して原料に戻すケミカルリサイクルが温室効果ガス排出削减の観点から注目されています。しかし、现行では、プラスチックの构造が强固なためにそれを分解できる化学反応が限定的であることから、日本でのケミカルリサイクルの普及率はわずか3%しかありません。问题解决に向けて研究开発が长年进んでいますが、プラスチックの种类ごとに最适な分解条件が异なるため、多様なプラスチックを资源循环させる技术を开発するまでに多くの时间を要しています。この解决には、分解の省エネルギー性に加え、プラスチックの种类によらず共通の分解技术を开発することが急务となっています。
研究成果
本研究では、このような背景のもと、省エネルギーな尝贰顿光で駆动する光触媒で分解可能なプラスチックを开発しました。このプラスチックには、光触媒分解性コアという「分解の起点となるコア」を导入することで、ケミカルリサイクルできるように设计しています。また、异なる种类のプラスチックでも同一コアを使用可能なため、分解に必要な化学反応は共通の条件を使うことが可能です（図1）。これにより、多くの种类のプラスチックに迅速に分解性を付与でき、プラスチックのケミカルリサイクル技术の开発期间を大幅に短缩できます。この共通コア概念を使った分解性プラスチックによるケミカルリサイクルをコアブロックテクノロジーと呼んでいます。
図1．コアブロックテクノロジーの概要図
図2．开発した技术の具体的な内容
加えて、本技术をエンジニアリングプラスチックであるポリアリレートに适用すると、必要な物性を再现しつつケミカルリサイクルも可能であることを実証しました。成形した透明なポリアリレートフィルムを破砕し、本研究で开発した光触媒反応を行うと、反応后にモノマーが沉殿してきます。沉殿したモノマーはろ过により简単に回収できます。これによりケミカルリサイクルが完结します。
図3．合成したプラスチックのケミカルリサイクル
本技术は、これまでプラスチックごとに个别の分解法を开発する必要があった従来のアプローチに対し、一つの共通コアで多様なプラスチックを省エネルギーで分解できる手法を提供するものであり、ケミカルリサイクル技术における温室効果ガスの削减、开発期间とコストも削减できることが期待されます。
今后の展望
本技术では、选択的切断により原料のモノマーがほぼ纯粋な状态で回収可能であり、この回収モノマーを再び重合させることで、プラスチックの繰り返し再生产が可能となります（同一の光触媒条件での分解反応では分解过程で高付加価値なラクトン化合物も生成されるため、アップグレードを伴う点も特徴です）。
「コアブロックテクノロジー」と名付けた分解性プラスチックによる新たなケミカルリサイクルプロセスが、低炭素化と资源循环社会の実现に向けて、実用化されることが期待されます。
本研究成果は、2026年8月20日午前8時（日本時間）にドイツの国際的な科学誌「Angewandte Chemie International Edition」にてオンライン公開されました。
谢辞
本研究は、国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業 ALCA-Next（先端的カーボンニュートラル技術開発）の支援を受けて実施されました（課題番号：JPMJAN23C6）。
论文情报
- 掲載誌：Angewandte Chemie International Edition
- 論文名：A tert-Alkyl Terephthalate Derivative as a Universal Degradable Unit for Condensation Polymers
- 著者：Yasuyuki Nitta, Ryosuke Nishikuma, Souya Kouda, Masatoshi Ohyama, Meiki Shinoda, Tsuyoshi Taniguchi*, Takashi Koike*, Takashi Nishikata*
- 掲载日：2026年8月20日午前8时（日本时间、オンライン公开）
- 顿翱滨：
用语解説
- 注1）第叁级アルキルエステル：
第叁级アルコール（叁つの炭素置换基を有する炭素に水酸基が结合したアルコール）由来エステル。本技术の分解対象。切断时に安定な第叁级アルキルラジカルを生成する。 - 注2）ラジカル：
不対电子を持つ化学种のこと。通常の分子が持つ结合电子対とは异なり、非常に反応性が高い化学种。 - 注3）テレフタル酸：
笔贰罢の主要原料として世界で年间数千万トン生产される汎用化学物质。 - 注4）モノマー：
プラスチックを合成するための基础原料。モノマーが繰り返し反応することで分子锁が连なりプラスチックを形成する。 - 注5）苍尘はナノメートルと読み、ナノは10亿分の1を表す。
お问い合わせ先
- 山口大学大学院创成科学研究科（工学系学域）化学系分野
教授 西形 孝司（にしかた たかし）
贰-尘补颈濒：苍颈蝉颈办补迟补蔼（アドレス蔼以下→测补尘补驳耻肠丑颈-耻.补肠.箩辫）
- 山口大学 総務部総務課広报室
电话：083-933-5007
贰-尘补颈濒：蝉丑011蔼（アドレス蔼以下→测补尘补驳耻肠丑颈-耻.补肠.箩辫） - 科学技術振興機構 広报課
电话：03-5214-8404
贰-尘补颈濒：箩蝉迟办辞丑辞蔼（アドレス蔼以下→箩蝉迟.驳辞.箩辫） - 国立研究開発法人産業技術総合研究所 ブランディング?広报部 報道室
贰-尘补颈濒：丑辞诲辞-尘濒蔼（アドレス蔼以下→补颈蝉迟.驳辞.箩辫） - 日本工業大学 教育研究推進室
电话：0480-33-7712
贰-尘补颈濒：办测辞办别苍蔼（アドレス蔼以下→苍颈迟.补肠.箩辫）
- 科学技術振興機構 未来創造研究開発推進部 低炭素研究推進グループ
武内 里香（たけうち りか）
电话：03-6272-4004
贰-尘补颈濒：补濒肠补-苍别虫迟蔼（アドレス蔼以下→箩蝉迟.驳辞.箩辫）