高機能・ライフサイエンス・原料・素材

　旭化成とライオンは16日、両社が参加する「プラスチックの高度資源循環を実現するマテリアルリサイクルプロセスの研究開発」をテーマとしたプロジェクトが、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）が公募する事業に採択されたと発表した。

　2019年度「NEDO先導研究プログラム／エネルギー・環境新技術先導研究プログラム」（課題番号：I‐D3）に関する委託事業。

　地球環境の保全が重要視される中、環境に配慮しつつ利便性の高い製品を供給するため、使用済みプラスチックを資源として再利用するマテリアルリサイクルの技術開発が求められている。両社は同研究開発プロジェクトを通じ、再生プラスチック素材の製品に適用する革新的な技術開発を開始する。

　同プロジェクトは、福岡大学工学部化学システム工学科の八尾教授が主導し、計18の企業や大学・研究機関が参画するもの。再生ポリエチレンをベースとした環境製品生産と資源循環社会システムの研究を行う。

　具体的には、旭化成は福岡大学・神戸大学と共同し、一般家庭などから廃棄・回収される容器・包装プラスチックなどのリサイクル原料を使用した配合技術の開発と、ペレット製品の設計・開発を行う。また、ライオンは当該ペレットなどリサイクルプラスチックを含む容器に内容物を充填し、最終製品としての品質評価を行う。

　他の主な研究内容は、富山環境整備が容器・包装プラスチックなどの回収と選別を担い、メビウスパッケージングが配合ペレットから容器を製造する、リサイクルプラスチック成形加工技術を開発していく。

　これらのリサイクル素材を活用した技術開発により、バージン（未使用）素材と同等の物性を示す材料に再生する革新的な技術開発を行うとともに、当該技術を社会実装して再生材料の利用拡大を図り、新産業の創出を目指す。実施期間は来年7月31日まで。

　NEDOは省エネルギーや新エネルギー、CO2削減などのエネルギー・環境分野と、新産業創出に結びつく産業技術分野の中長期的な課題解決を目指している。そのために必要となる技術シーズ、特に既存技術の延長とは異なる、2030年をめどとした持続可能なエネルギー供給の実現や、新産業創出による産業競争力の向上に有望な技術の原石を発掘し、将来の国家プロジェクトなどに繋げていくことを目的に委託事業を推進している。

　東京大学大学院理学系研究科化学専攻の大越慎一教授らの共同研究グループはこのほど、長期間熱エネルギーを蓄えることができ、弱い圧力を加えることにより蓄熱エネルギーを取り出すことのできる高性能な蓄熱セラミックスを開発した。

　開発品は、ラムダ型五酸化三チタンと呼ばれる結晶構造で、粒子がブロック型形状を取ることから、ブロック型ラムダ五酸化三チタン（Block‐type Λ‐Ti3O5）と名付けられた。

　このブロック型ラムダ五酸化三チタンの蓄熱量は、固体‐液体相転移物質に匹敵する237kJ/Lという大きな値（水の融解熱の約70％、エチレングリコールの融解熱の約140％）。

　開発品の最大の特徴は、弱い圧力を加えることでベータ五酸化三チタンへの相転移を誘起することにより、蓄えた熱エネルギーを放出することができること。圧力誘起相転移は数メガパスカル（MPa）からはじまり、7MPa（70気圧）でラムダ構造の割合が半分まで減る。

　70気圧という圧力は、市販の7㎥圧力ボンベの圧力の半分程度であり、固体における圧力誘起相転移では最も弱い圧力。このような長期エネルギー保存と、低圧力印加による熱放出が1つの材料で実現できた理由は、2つの安定相（ラムダ型構造とベータ型構造)をもつことと、その2つの相の間に適切な低いエネルギー障壁が存在することに由来している。

　長期的なエネルギー保存が可能な蓄熱材料は、不要な排熱を吸収して熱エネルギーとして再利用する部材としての活用が期待されている。特に自動車では、運転中に放出されてしまう熱エネルギーを有効に生かして燃費を上げるため、エンジンやマフラーなどの部品周りへ装着が期待されているが、実装可能な圧力機構という観点から、10MPa以下の圧力で放熱できることが望ましいとされる。

　今回開発した蓄熱セラミックスは、自動車の熱エネルギーを有効利用して初動時などの燃費向上につながる蓄熱材料や、太陽熱発電所の蓄熱システムとしての応用が期待される。