1.地球環境・資源・廃棄物問題の抜本的解決のために
1-1. 石油由来合成高分子化合物が内包する地球環境・資源・廃棄物問題とは
1)原料枯渇問題…50年後に枯渇、そこに至る迄に需給関係から価格高騰必至
2)地球温暖化問題…焼却に伴う温暖化ガスの増大
3)廃棄物問題…海洋プラスチック汚染問題等
1-2. 海洋プラスチック汚染の実態と生分解性プラスチックの役割
1)海洋プラ濃度の経年変化(累積増加)曲線
2)海洋汚染問題に対する短期的視点と長期的(グローバルな)視点
3)海洋自然生態系が許容し得る分解速度、ポジティブ・コントロールとは?
・地球上に生命が誕生して38億年、地球はなぜ廃棄物で埋もれなかったのか?
1-3. バイオプラスチックの識別表示制度と環境負荷低減効果
1)日本バイオプラスチック協会(JBPA)識別表示制度(2021年9月改定)
①生分解性プラ ②生分解性バイオマスプラ ③バイオマスプラ
2)カーボン・フットプリント…LCAによる環境負荷の客観的・定量的評価
1-4. 世界の法規制、グリーンガイド指針、業界動向
2.バイオベース・プラットホームケミカルとバイオリファイナリー最前線
2-1. バイオマス資源
1)可食バイオマス…デンプン(トウモロコシ)や廃糖蜜(サトウキビ)
2)非可食バイオマス…リグノセルロース(茎や葉、雑草、稲わら、廃木材)、ヒマシ油、廃植物油、その他
2-2. 非可食バイオマスファイナリーとプラットフォームケミカル
1)シュガープラットフォーム…セルロース系糖質から微生物発酵又は触媒化学的手法により化学品を得る
①分解酵素(セルラーゼ)法…酵母や乳酸菌による発酵生産(エタノール、乳酸)
・酵素生産、糖化、発酵の生化学的過程をすべて統合化したCBP(Consolidated Bioprocessing)とは?
②超臨界加水分解法…Plantrose®/Renmatix社の触媒化学的バイオリフォーミング(パラキシレン)
2)合成ガス(CO, H2)プラットフォーム…低酸素下の熱分解ガスから化学品を得る
・微生物触媒によるエタノール生産、微生物による排ガス発酵技術とは?
3)バイオマスナフサ調製法と誘導化学品…廃植物油の高温熱分解から得るバイオマスナフサのクラッキング(エチレン等)
2-3. バイオベースモノマー又は中間体
1) C2…エチレングリコール(EG)
2) C3…グリセリン、乳酸、1.3-プロパンジオール(PDO)、3-ヒドロキシプロピオン酸(3-HP)、アクリル酸
3) C4…コハク酸、1,4-ブタンジオール(BDO)、γ-アミノ酪酸(GABA)
4) C6…ソルビトール、イソソルバイド、フランジカルボン酸(FDCA)、アジピン酸
・北海道大学が従来法の限界を突破する画期的な高効率FDCA新規化学合成法を開発
5) C8…p-キシレン(PX)
6) C10…セバシン酸
7) C18…リシノール酸
3.バイオプラスチックの最新動向
3-1. バイオポリエチレン(bio-PE)
3-2. バイオポリプロピレン(bio-PP)
3-3. バイオポリエステル(bio-PES)
1)生分解性バイオポリエステル
①ポリ乳酸(PLA)
・生分解性(堆肥化可能なバイオリサイクル材)と長期使用耐久性(構造材料)の
両面展開が可能な唯一のバイオプラスチック
・非可食の木材パルプを酵素分解、乳酸発酵を経てPLA生産技術開発(王子HD)
・世界的にPLA生産設備の新設・増産計画が相次ぐ(2024年には約50万トン/年)
②ポリブチレンアジペート・テレフタレート(PBAT)
③ポリブチレンサクシネート系(PBS, PBSA)
④微生物産生ポリエステル系(PHBV, PHBH)
⑤その他(デンプン系, PGA, PEST)
2)非生分解性バイオポリエステル
①バイオポリエチレンテレフタレート(bio-PET)
・従来のイソブタノール法(Gevo)に代わり、RenmatixのPlantrose®を用いたVirentの
BioReforming プロセスによるバイオ系パラキシレンの生産が主流に!?
②ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)
③ポリエチレンフラノエート(PEF)
・化学構造…植物由来フランジカルボン酸(FDCA)から成るバイオポリエステル
・基本特性…ガスバリア性(PET対比で酸素6倍、二酸化炭素3倍、水蒸気2倍)、
耐熱性(括弧内PET)…Tg/Tm(℃): 86/235(74/265)、熱変形温度HDT: 76(64)
3-4. バイオポリアミド(bio-PA)
・ヒマシ油系バイオポリアミド…PA11, PA610,PAXD10, PA10T,その他
・ヒマシ油(リシノール酸トリグリセリド)の熱分解による化学変換
1)ポリアミド11…最も歴史の古い古典的なバイオポリアミド
2)ポリアミド610、ポリアミド56
3)ポリアミドXD10
4)ポリアミド10T
・化学構造…ひまし油由来1,10デカンジアミンとテレフタル酸の重合体
・基本特性…超高耐熱性…Tg/Tm(℃): 160/314, DTUL(1.8MPa)>300℃、
低吸水率 耐薬品性、耐摩耗性、電気特性に優れた次世代スーパーエンプラ
5)ポリアミド11T
6)ポリアミド4…ポリアミドの中で唯一の生分解性プラスチック
3-5. バイオポリカーボネート(bio-PC)
・化学構造…植物由来複素環式ジオールのイソソルバイドから成るバイオポリカーボネート
・基本特性…光学特性、表面硬度、耐候性・耐光性、
耐衝撃性や耐薬品性に優れた新規エンジニアリング・プラスチック
3-6. バイオポリウレタン(bio-PU)
1)ヒマシ油系ポリエステルポリオールを用いたbio-PU
2)1,3-プロパンジオール系ポリエーテルポリオールを用いたbio-PU
4.質疑・応答
講師紹介
専門
高分子材料科学、特にバイオプラスチックや生分解性高分子、高分子の高性能・高機能化材料設計と成形加工技術、繊維・不織布の構造と物性
略歴
1968年 京都大学工学部高分子化学科卒。京都大学工学部助手を経て
1969年 ユニチカ㈱入社、中央研究所から大阪本社技術開発企画室を経て
2003年 理事、テラマック事業開発部長。この間山形大学と京都工芸繊維大学客員教授、京都工芸繊維大学バイオベースマテリアル研究センター特任教授兼務
2007年 ユニチカ㈱定年退職後、京都工芸繊維大学繊維科学センター特任教授(常勤)として5年間勤務。
この間、日本バイオプラスチック協会(JBPA)識別表示委員会委員長、(社)繊繊学会理事関西支部長等を歴任。繊維学会功績賞、日経BP技術賞、その他を受賞。
著書
「生分解性プラスチック入門―生分解性プラスチックの基礎から最新技術・製品動向まで―」(CMCリサーチ)「生分解性プラスチックの素材・技術開発―海洋プラスチック汚染問題を見据えて―」(NTS)、「バイオプラスチックの素材・技術最前線」(シーエムシー出版)、「生分解性ポリマーのはなし」(日刊工業新聞社)、その他多数