花王など 使用済み紙おむつの炭素化リサイクル実証実験

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2021年2月22日

 花王はこのほど、京都大学と「使用済み紙おむつの炭素化リサイクルシステム」の確立に向け、先月から愛媛県西条市協力のもと実証実験を開始した。使用済み紙おむつを炭素素材へ変換し、CO2排出量削減による環境負荷低減に貢献していく。炭素素材の産業利用を進め、空気・水環境の浄化、植物の育成促進への活用など、地球環境改善につながる研究技術開発を推進する。リサイクルシステムの開発は京都大学オープンイノベーション機構と花王が協力して行い、社会実装は2025年以降を予定している。

 使用済み紙おむつは年間200万トン以上が主に焼却処理され、燃えるごみの4~6%を占める。多くの水分を吸収しており、焼却炉の燃焼効率悪化の原因となるケースもある。今後、高齢化による大人用紙おむつの使用量増加に伴い、有効なリサイクル技術の確立が期待されるが、①衛生面と重くかさばることから頻繁な回収が必要、②構成材(パルプと多種のプラスチック)の分離が困難、といった課題がある。

 今回、使用済み紙おむつを回収前に炭素化する「炭素化装置」を開発する。低温・短時間で効率的に炭素化し、殺菌・消臭しながら体積を減らすのがポイントだ。衛生課題が解決し体積が減るため、回収頻度を減らせる。炭素化するため、焼却処理によるCO2発生を削減し環境負荷低減につながる。また、炭素化物は活性炭などの炭素素材への変換を目指す。

 先月から使用済み紙おむつを発生する保育施設(1カ所)におむつ処理装置を設置し、発生するごみの量や作業量、継続性など現場の運用面の課題を確認している。同時に、おむつ処理装置を基に炭素化装置の開発を進める。4月以降に開発した炭素化装置を設置し、炭素化物を回収する。容積が小さいため回収頻度は月1~2回と少なく、回収後は環境浄化や保育施設の園庭での植物育成促進に活用する。

 なお、子育て支援の一環として、花王は同保育施設にベビー用紙おむつ「メリーズ」を提供し、保護者・保育士の負担軽減を見込む。

 「使用済み紙おむつの炭素化リサイクルシステム」を確立することで、使用済み紙おむつリサイクルの課題を解決し、炭素化素材を産業利用する。そうすることで、リサイクルとCO2削減、プラスチックごみ問題の解決など地球環境改善、SDGs達成に向け貢献していく。

花王など AIを使う素材開発手法で開発期間を大幅短縮

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2021年1月21日

 花王はこのほど、奈良先端科学技術大学院大学と共同で材料工学分野にディープラーニング技術を適用する手法を開発し、「第43回ケモインフォマティックス討論会(オンライン開催)」で発表した。今まで長期間を要した素材開発の高速化に寄与し、さらにAIの予測の解釈を明らかにすることで新しい素材開発の手掛かりとなることも期待される。

 商品開発には優れた素材の開発が必要だが、今まではトライアンドエラーの繰り返しで、莫大な時間と費用が掛かっていた。ディープラーニングによるAI予測では、大量の化学反応プロセスデータの取得に多くの費用が掛かり、実用化には至っていない。今回、触媒と樹脂を例に、少量データで活性やガラス転移点の予測ができるディープラーニング技術を開発し、予測に至る解釈の方法も確立した。

 まず、界面活性剤製造などに用いる2級アミンとアルコールの反応で、反応時の銅触媒の微細構造を電子顕微鏡で撮影。一部切り出し・複写などの処理で143枚の写真を1万枚に増やし、その活性度の違いを学習させて活性予測モデルを作成した。作成した予測モデルは非常に高精度であった。活性箇所の画像を作成したところ、触媒のマクロポア(50㎚以上)周辺の構造が活性に影響していることが予想された。高活性触媒の開発が期待される。

 次にポリエステル樹脂の化学構造からガラス転移点を予測するモデルを作成した。不足するデータ量は一般公開される外部の化学構造データベースで補い、予測モデルを作成した。さらに、ガラス転移点に影響を与える官能基を画像化した。予測モデルはガラス転移点を精度よく予測し、またベンゼン環に対する官能基の置換位置(オルト位、メタ位、パラ位)がガラス転移点に大きく影響することが分かった。この知見を生かして、ガラス転移点をコントロールできると考えられる。

 ディープラーニング技術で少量のデータからでも予測モデルを作成する技術を開発し、画像により予測を解釈する方法も確立した。ほかの様々な素材開発にも応用が可能で、今後はデータ科学と研究者の知見を融合させて効率的な素材開発が可能になることが期待される。

 

花王 抗菌作用メカニズムを原子・分子スケールで解明

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2020年11月25日

 花王はこのほど、ドイツのハイデルベルク大学と共同で放射光X線を使った精密解析により、細菌に対する界面活性剤・芳香族アルコール抗菌剤の作用メカニズムを原子・分子スケールで明らかにしたと発表した。

 浴室のピンク汚れなどの主な原因であるグラム陰性菌に対し、塩化ベンザルコニウム(界面活性剤)・ベンジルアルコール混合物は高い抗菌効果を示し、浴室洗浄剤などに応用されている。グラム陰性菌は糖鎖と炭化水素鎖を主成分とする「リポ多糖」の層に覆われ、カルシウムイオンがマイナスに帯電したリポ多糖分子同士をつないでバリア層を作っている。塩化ベンザルコニウムはプラス電荷をもち、マイナスに帯電したリポ多糖分子と電気的に引き合う性質があるため、抗菌作用への関与が推察された。そこでサルモネラ菌(グラム陰性菌)から抽出したリポ多糖で均一モデル膜を作製し、塩化ベンザルコニウムとベンジルアルコールを作用させ、放射光X線分析でX線反射率によるリポ多糖層の微細構造の変化と、斜入射角X線蛍光によるカルシウムイオン分布の変化を同時測定した。

 その結果、塩化ベンザルコニウムはマイナスに荷電したリポ多糖に結合はするが、リポ多糖膜はカルシウムイオンのバリア層によって安定に維持されている。そこにベンジルアルコールを混ぜると、ベンジルアルコールの作用でリポ多糖分子の糖鎖と炭化水素鎖の界面部分にゆるみが生じ、塩化ベンザルコニウムが膜に侵入して破壊することが分かった。抗菌作用メカニズムを0.01㎚の原子・分子スケールでとらえた世界的に先駆的な発見となった。

 抗菌作用メカニズムの解明により、人や環境に低負荷で効果的な抗菌剤や抗菌技術の開発が可能になる上、感染症の原因となるほかの細菌の抗菌や、細菌と類似の表面構造をもつウイルスの不活化メカニズムの解析への応用が期待される。なお、塩化ベンザルコニウムは経済産業省が公表している新型コロナウイルスに有効とされる界面活性剤の1つだ。

 同社はサイエンスに裏打ちされた製品や技術の開発を通じて「感染症と向き合う新たな社会」の課題である「公衆衛生レベルの向上」と「感染予防」に貢献していく考えだ。

 

花王 ワンウェイプラスチックの水平リサイクル実証事業を開始

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2020年9月28日

 花王はこのほど、東京都の「プラスチックの持続可能な利用に向けた新たなビジネスモデル」公募の事業者に採択されたと発表した。

 参加企業・団体と共に「ワンウェイプラスチックの水平リサイクルに向けた資源循環型モデル事業」に取り組む。期間は今月からの半年間。単一素材(モノマテリアル)の詰め替えフィルム容器、易剥離性のあるタックラベル、再生プラボトル容器の開発、使用済み容器の回収など、資源循環型システムの構築と社会実装を目指す。

 同社は1990年代より、製品の濃縮化による容器のコンパクト化、詰め替え・付け替え用製品の開発と普及など、包装用プラの削減に取り組んできた。一方これらの包装容器や飲料用のペットボトル以外の「その他プラ」容器のリサイクルは進まず、多くはエネルギー回収、単純焼却、埋め立て、海外輸出などの「ワンウェイプラ」の利用にとどまっている状況だ。輸出制限による国内処理状況のひっ迫、海洋プラ対策の観点から、「その他プラ」の国内資源循環は不可欠である。

 今回、花王が主体となりシステム全体を設計。多分野で環境配慮型製品開発を行う凸版印刷が単一素材の詰め替え用フィルム容器の製造、国内資源循環に取り組む市川環境エンジニアリングとNPO法人 地球船クラブ エコミラ江東が再生ペレットとそのボトル容器の開発、NPO法人 持続可能な社会をつくる元気ネットが生活者のモニター評価、通販事業で循環型製品の積極活用を計画するヴィアックスが試作品の配送という役割で、バリューチェーンの中で業界枠を超えて連携していく。 

 具体的には、再生プラボトルと単一素材の詰め替え容器を試作し、江東区の公共施設に配布する。使用済みプラ包装容品のペレット化には、現在江東区で実施中の、家庭で洗浄した食品用PS容器の回収・異物除去・高純度プラペレット化の仕組みを適用する。

 期間終了後も花王は、使用後の詰め替え容器を回収・洗浄・ペレット化した再生プラのボトル容器の試作に取り組み、将来的には詰め替え用フィルム容器から詰め替え用フィルム容器への水平リサイクルの実現を目指す。花王と参加企業・団体が積極的な発信と呼びかけを行い、多様なステークホルダーの理解と協力を得て、社会全体の取り組みとして進めていく考えだ。

花王とライオン フィルム容器のリサイクルで協働開始

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2020年9月18日

 花王とライオンはこのほど、プラスチック包装容器資源循環型社会の実現に向け、フィルム容器のリサイクル「リサイクリエーション」活動に協働して取り組むことを決定した。資源に戻す「リサイクル」と価値の創造「クリエーション」からなる造語で、同じモノではなく、より楽しい・よりよいモノを創り出すアップサイクル。「使ったら捨てる。このあたりまえを変えたい」というコンセプトだ。

 日本の日用品メーカーは1990年代から包装容器のプラスチック使用量の削減を進め、濃縮化による製品容器のコンパクト化とつめかえ・つけかえ用製品の開発・普及により大幅な削減を実施。2018年にはつめかえ・つけかえ用製品の割合は80%に達したが、使用する複合フィルム素材は多成分・不均質プラスチックのため、リサイクルの困難さがある。

 花王は「リサイクリエーション」を通じて、回収したフィルム容器を「おかえりブロック」というブロックに再生加工したり、ライオンも「ハブラシ・リサイクルプログラム」を通じて、使用済みハブラシを植木鉢などにリサイクルしてきた。

 しかし規模の拡大と継続には、特に複合素材のフィルム容器は単一成分への分離が困難、メーカーごとに異なる素材や設計が製品容器への再生を制約、などの課題が多い。容器の分別など、消費者を含めたステークホルダーとともに社会の意識を変えていくことも必要になる。

 そこで両社は企業の枠を超え、次の4つの活動を通じて回収・リサイクル全体の経済性の改善に取り組む。①消費者・行政・流通が連携したフィルム容器の分別回収のしくみの検討。②幅広い製品への利用、消費者の分別回収のしやすさ、企業間や業界間での共通利用を考慮したリサイクル材料・容器の品質設計。③回収・再生したリサイクル材料の活用方法の検討。④リサイクルへの消費者の理解・協力を深めるための普及促進・啓発活動。

 両社は「リサイクリエーション」活動を継続し、フィルム容器からフィルム容器への水平リサイクルを目指し、フィルム容器リサイクルの社会実装を進める考えだ。

花王 ほこりや花粉、微粒子の肌への付着抑制技術を開発

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2020年7月20日

 花王は17日、肌を微細な凹凸膜で覆うことで、空気中に浮遊するほこりや花粉などの微粒子の付着を抑制できることを見出だしたと発表した。

 空気中にはほこりや花粉など目に見えない微粒子が浮遊しており、肌に付着すると肌がくすんで見えたり、かゆみや肌あれなどの原因となる上、長期的にはシミやシワなどの肌老化を助長するという報告もある。日本では花粉の時期に付着が気になるという声が聞かれるが、中国やタイ、ベトナムでは「微粒子大気汚染で肌の調子が悪くなる」、と感じる人がいずれも8割以上にのぼる。

 同社は、これらの課題に対して、浮遊微粒子の肌への付着に注目した。物体間に働く引力にはファンデルワールス力、静電気力、液架橋力があり、強さは対象物の大きさに依存する。ほこりや花粉など粒径2.5~30㎛の微粒子ではファンデルワールス力が相対的に大きく、物体間の距離が近いほどその力が強く働くため、粒子/付着面(肌)の距離の影響を調べた。

 異なる粗さの付着面と異なる粒径(2.5と30㎛)の微粒子の間のファンデルワールス力をシミュレーションしたところ、特定の粗さ領域では粒子が付着しにくいことを見出だした。直径10~50㎛程度の紫外線散乱剤(微粒子酸化チタン、微粒子酸化亜鉛)を使って微細凹凸構造を作ると、微粒子の付着を高効率で抑制できることがわかった。配合する油剤によっては、凹凸膜表面が油剤に覆われて付着抑制効果を失うが、紫外線散乱剤と油剤の濡れを制御することで表面の微細凹凸構造が維持され、微粒子の付着を抑制できた。

 こうして作った日やけ止めは、人工皮革での塗布試験で付着抑制効果を示し、ヒトでの5時間の外出試験でも、肌への汚れ付着は有意に少ないことが確認できた。今後、サンケアをはじめとする技術開発につなげていく予定だ。

花王 CNF疎水化技術、複合高機能樹脂の提供を開始

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2020年6月16日

 花王はこのほど、バイオマス由来のセルロースナノファイバー(CNF)を改質し、各用途の樹脂に配合することで、少量でも樹脂の強度や寸法安定性を向上させることを可能にした。この改質CNF配合高機能樹脂を、ユーザーニーズにあわせてカスタマイズした「LUNAFLEX(ルナフレックス)」シリーズとして提供を開始する。今後、改質CNF配合による物性向上が資源の効率的利用に寄与し、社会のサステナビリティに貢献することが期待される。

 CNFは、植物中でセルロース分子の束を形成しており、サステナブルな高機能素材として世界中でその有効活用が望まれている。高強度・高弾性など様々な機能を持つことに加え、樹脂に配合すると、樹脂の強度や靱性、寸法安定性の向上効果がある。

 しかし、分子間や分子内で強固に水素結合をしているため、ナノファイバーとして単離することは非常に難しい。 また単離した後もその表面は強い親水性を示すため、油性溶媒にはなじみが悪く、分散安定化は非常に困難だった。さらに、樹脂への配合の際にCNFが凝集してしまうなどの不具合が生じてしまうことが多く、樹脂中への均一ナノ分散には種々のノウハウが必要となる。

 こうした中、花王は独自に積み上げた界面制御技術に基づき、CNFの表面に様々な官能基を付加することで発現する機能を探索。その結果、親水性のCNF表面を疎水表面へと改質することが可能となり、CNFを樹脂へ均一ナノ分散することに成功した。

 同社は、複合化原料の提供だけにとどまらず、改質CNF配合樹脂を「LUNAFLEX」シリーズとして提供する取り組みを開始。表面改質を施して樹脂への分散・混合性を向上した改質CNFを光硬化性アクリル樹脂、熱硬化性エポキシ樹脂、および熱可塑性フェノキシ樹脂に対して配合したところ、顕著な物性の向上が認められている。

 同社は今後も、ユーザーが使用する様々な樹脂や使用場面に対して同社CNFが有効活用されるよう、新たな製品、性能を提案していく考えだ。