Development of high-speed production technology for circulating all-biomass polymers to change environmental impact positively.

本研究課題は、次の２つの課題に大別される「A：樹脂・反応リデザイン B:プロセスリデザイン」。昨年度はAテーマとして①：飽和アルデヒドを用いた酸素利用によるバイオマスの酸化的エステル化法の開発、Bテーマとして②：置換度制御によるバイオマス樹脂の多様化 を中心に検討を進めた。①に関して、従来のイオン液体を用いたリグノセルロース系バイオマスの酸化的エステル化修飾には酸化度の高い不飽和アルデヒドを用いる必要があり、用いることができる天然アルデヒドの範囲に大きな制約があった。昨年度はセルロースをモデルバイオマスとして用いて、飽和アルデヒドを用いた際の酸化的エステル化修飾を検討したところ、酸素を酸化剤として用いた際に目的のバイオマスエステルが得られることを見出した。②に関して、イオン液体と二軸混練機を用いたフロープロセスの特長の一つとして、温和な条件下、均一系で連続的に反応が進行することで、置換度が制御されたバイオマスプラスチックを一工程で大量に合成できることが挙げられる。昨年度はセルロースをモデルバイオマスとして用いることで、新規フロープロセスにおける置換度が制御されたプラスチックの製造条件の確立およびその物性評価を行った。特に二軸混錬を利用したフロープロセスについては、フロープロセス中の動態解析や得られたバイオマス樹脂の組成および物性解析を行う、それらを明らかにした。フロー条件を最適化することで一台の二軸混錬機で83~89%程度のReaction Efficiency の効率下、1日13.5 kgのバイオマス樹脂の生産が可能となった(Reaction Chemistry & Engineering, 2023, DOI: 10.1039/D2RE00537A)。

本研究課題は、次の２つの課題に大別される「A：樹脂・反応リデザイン B:プロセスリデザイン」。昨年度はAテーマとして①：飽和アルデヒドを用いた酸素利用によるバイオマスの酸化的エステル化法の開発、Bテーマとして②：置換度制御によるバイオマス樹脂の多様化 を中心に検討を進めた。①に関して、従来のイオン液体を用いたリグノセルロース系バイオマスの酸化的エステル化修飾には酸化度の高い不飽和アルデヒドを用いる必要があり、用いることができる天然アルデヒドの範囲に大きな制約があった。昨年度はセルロースをモデルバイオマスとして用いて、飽和アルデヒドを用いた際の酸化的エステル化修飾を検討したところ、酸素を酸化剤として用いた際に目的のバイオマスエステルが得られることを見出した。②に関して、イオン液体と二軸混練機を用いたフロープロセスの特長の一つとして、温和な条件下、均一系で連続的に反応が進行することで、置換度が制御されたバイオマスプラスチックを一工程で大量に合成できることが挙げられる。昨年度はセルロースをモデルバイオマスとして用いることで、新規フロープロセスにおける置換度が制御されたプラスチックの製造条件の確立およびその物性評価を行った。特に二軸混錬を利用したフロープロセスについては、フロープロセス中の動態解析や得られたバイオマス樹脂の組成および物性解析を行う、それらを明らかにした。フロー条件を最適化することで一台の二軸混錬機で83~89%程度のReaction Efficiency の効率下、1日13.5 kgのバイオマス樹脂の生産が可能となった(Reaction Chemistry & Engineering, 2023, DOI: 10.1039/D2RE00537A)。