世界初 – ページ 4 – 日刊ケミカルニュース

旭化成　UVC LEDの新型コロナ不活化効果を確認

旭化成 , 奈良県立医科大学 , 世界初 , 226㎚UVC LEDが新型コロナウイルス

2021年6月16日

　旭化成はこのほど、奈良県立医科大学の2講座と検証を行った結果、226㎚UVC LEDが新型コロナウイルスを速やかに不活化することができ、かつ動物細胞への影響も既存の270㎚UVC LEDに比べて少ないことが世界で初めて確認されたと発表した。

266nmUVC LED検証 UVC光照射時間に対するウイルス感染価の推移 — UVC光照射時間に対するウイルス感染価の推移

世界で新型コロナの感染症拡大が進む中、薬剤を使わない殺菌手段として、紫外線照射による殺菌が注目されている。しかし、従来の水銀ランプ（波長254㎚）やUVC LED（波長260~280㎚）では人体細胞への影響が懸念されるため、人体へ直接照射することは避けられてきた。一方、昨年エキシマランプを採用した波長222㎚の紫外光照射器製品が発表され、人体にほとんど影響がないことから、実用化が進んでいる。ただ、レイアウトの自由度向上、小型軽量化、耐衝撃性向上、ON/OFFの高速性などの観点からエキシマランプはLED化することが強く望まれている。

　旭化成では、すでに事業化しているUVC LED技術を活用し、短波長化の検討を推進。今回、開発中の226㎚UVC LEDによる検証を行った。新型コロナの不活化では、発光波長226㎚UVC LEDを100個使いアレイ状照射器を作製。また、対照用として発光波長270㎚製品も用意した。なお、実験に使用したUVC LEDは、すべて米国クリスタルIS社の窒化アルミニウム基板をもとに作製されている。

　シャーレに新型コロナウイルス液を塗りつけた後に乾燥させUVC LEDを照射。どちらの波長も6秒程度照射することで99.9％まで不活化されることが確認できた。また動物細胞に与える影響については、マウス皮膚細胞への影響を検証。226㎚の照射では100ミリジュール/㎠では影響がほとんどなく、500ミリジュール/㎠でも270㎚に比べて細胞傷害性が低いことが示された。これらの結果、226㎚UVC LEDは、新型コロナを速やかに不活化することができ、動物細胞への影響も既存の270㎚のLEDに比べて少ないことを確認。これは手指や体の周辺殺菌にも安心して使用できる可能性があることを示している。

　同社は今後、製品化のためには、さらに発光出力向上のブレイクスルーが必要であることから、引き続き研究開発を進めていく。

日本ゼオンなど　バイオマスからブタジエンを生成、新技術を共同開発

世界初 , バイオモノマー生産研究チーム , バイオマス（生物資源） , 日本ゼオン , 横浜ゴム , 理化学研究所（理研） , ブタジエン（BD）

2021年4月14日

　日本ゼオンはこのほど、横浜ゴム、理化学研究所（理研）と共同で設置している「バイオモノマー生産研究チーム」の研究により、バイオマス（生物資源）から効率的にブタジエン（BD）を生成できる世界初の新技術を開発したと発表した。

　主に自動車タイヤなどの合成ゴムの主原料であるBDは、現在、ナフサ熱分解の副生成物として工業的に生産されている。バイオマス由来BD生成技術を確立すれば、石油依存度の低減に繋がり、地球温暖化の原因とされるCO2の削減に貢献できる。

　日本ゼオンは2013年より、理研（環境資源科学研究センター）、横浜ゴムとの共同研究で、バイオマスから合成ゴム原料のモノマーを生成できる技術を培ってきた。昨年4月には、理研の「産業界との融合的連携研究制度」を利用して、社会実装に向けた研究を加速させるため「バイオモノマー生産研究チーム」を設置。さらなる高生産酵素と効率的な精製技術確立に向けて各々の知見・技術を有機的に融合して研究を進めてきた。

　今回、同チームは新しい人工代謝経路と酵素で、優れたBD生成能をもつ細胞の創製に成功。これにより、微生物によるバイオ合成から生成されるムコン酸を中間体として経ることが可能となり、また、これまで開発してきた酵素の知見を取り入れることでBDの発酵生産でのコストを大幅に削減することが期待できる。

　これらの成果が今回、ロンドンを拠点とし生物学、化学などの分野の研究論文が掲載されているオンライン専用ジャーナル「ネイチャー・コミュニケーションズ」に掲載される。

　なお、「バイオモノマー生産研究チーム」は、同じく合成ゴムの主原料であるイソプレンについても、2018年に、世界初となる新しい人工経路の構築と高活性酵素の作成により優れたイソプレン生成能をもつ細胞を創製。この細胞内で出発原料であるバイオマス（糖）からイソプレン生成までを一貫して行うことに成功している。ゼオングループはこれからも産官学の垣根を超えた研究に積極的に取り組み、「持続可能な開発目標（SDGs）」達成に貢献していく考えだ。

帝人フロンティア　ポリエステル再生材でナノファイバー量産化成功

世界初 , 超極細ポリエステルナノファイバー「ナノフロント」 , 量産化技術 , 帝人フロンティア

2021年4月13日

　帝人フロンティアは12日、リサイクルポリエステル原料を使用した超極細ポリエステルナノファイバー「ナノフロント」の量産化技術を開発したと発表した。同社によれば、リサイクルポリエステルを使用した長繊維による超極細ポリエステルナノファイバーの量産化は世界初となる。　今回の量産化技術の開発により、同社が展開するポリエステル繊維は、全てリサイクル原料を使用することが可能になった。　

　開発品は、吸水性や防透性・遮熱性、ソフトな風合いなど、石油由来原料の製品と同等の機能を備える。今後は従来の「ナノフロント」からリサイクルポリエステル原料を使用したものへの置き換えを進め、原糸とテキスタイルをスポーツ・機能性衣料や産業資材用途などへ幅広く展開し、積極的に拡販を図っていく考えだ。今年度に3億円、2025年度に8億円の売上を目指す。

　近年、高い機能性や快適性をもつ素材へのニーズが高まっており、吸水性やグリップ力などの高い機能性と、ソフトな風合いや肌への低刺激性などの優れた快適性を併せもつ「ナノフロント」の需要は、衣料・産業資材の幅広い用途へと拡大してきた。一方、リサイクル原料を使用した素材へのニーズも急速に高まっているものの、リサイクルポリエステル原料を使用した超極細繊維の生産は、ポリマーコントロールや紡糸技術の難度が非常に高いため、量産化が実現していなかった。

　こうした中、帝人フロンティアは、「ナノフロント」の生産方法である海島複合紡糸、つまり2種類のポリマーを「海」部分と「島」部分に分配し、アルカリ処理などで「海」部分を溶解除去することで、「島」部分だけを原糸として取り出す技術に対し、新たなポリマーコントロールと紡糸技術を開発。石油由来の原料を使用した従来品と同等の品質と機能をもつ、リサイクルポリエステル原料使用の長繊維による超極細ポリエステルナノファイバーの量産化に世界で初めて成功した。

東京大学など、高次トポロジカル絶縁体で次世代省エネに一歩

東京大学 , 東京工業大学 , 産業技術総合研究所（産総研） , 世界初 , 東京大学大学院 , 大阪大学大学院 , 高次トポロジカル絶縁体

2021年1月26日

　東京大学と東京工業大学の研究グループはこのほど、産業技術総合研究所（産総研）、東京大学大学院、大阪大学大学院らの研究グループと共同で世界初の高次トポロジカル絶縁体の実現を擬一次元積層物質の実験で明らかにしたと発表した。

　高次トポロジカル絶縁体は、近年理論的に存在が予想された新しい量子相だ。結晶内部は絶縁体だが表面の特定の稜線が金属化し、スピンの向きのそろった電子が一次元で安定して流れる（スピン流）。電子の「電荷」と「スピン」の性質のうち、「電荷」を利用するのがエレクトロニクスだが、スピントロニクスは「電荷」と「スピン」の両方を活用する次世代省エネ技術の1つで、高性能ハードディスクなどに応用されている。原子層物質と呼ばれる薄いシート状物質を「積み木」のように積み上げることで、新奇な電気・磁気的性質を生み出せる。

　トポロジカル絶縁体は結晶の表面全体が金属化するのに対し、高次トポロジカル絶縁体は試料の稜線だけが金属的であることが予想されていたが、三次元結晶では未確認だった。今回、トポロジカル原子層を自在に組み換えられる擬一次元ビスマスハライド（ヨウ素、臭素化物）に着目し、積層の取り方によって様々なトポロジカル量子相を実現できる物質設計指針を提案した。また、角度分解光電子分光法による電子状態の直接観測で、Bi4Br4（ビスマス臭化物）が世界初の高次トポロジカル絶縁体であることを実証した。

　Bi4Br4は奇数番目と偶数番目の層が交互に180度反転しながら積み上がり、結晶表面には無数の階段構造が形成し1つ1つに稜線ができる。結晶内電子が感じる対称性が通常と異なるため、結晶の稜線だけが金属となり高次トポロジカル絶縁体状態となることが分った。また、稜線に沿って流れる電流の総量は大きいため検知できた。

　今後、積層の取り方による物質設計指針により、従来のトポロジカル絶縁体とは異なる新奇な性質が見出だされることが期待される。また、接着テープなどで積層物質からトポロジカル性質の薄片を取り出せるため、省電力スピン流デバイスや量子計算デバイスへの応用が期待される。

エア・ウォーター　ごみ焼却炉CO2回収設備の開発着手

エア・ウォーター , 世界初 , ごみ焼却炉排ガス , CO2回収

2020年10月14日

　エア・ウォーターはこのほど、環境省の実証事業「清掃工場から回収した二酸化炭素の資源化による炭素循環モデルの構築実証事業」で、ごみ焼却炉排ガスからCO2を回収する商用規模の設備の開発に着手した。清掃工場から回収したCO2のメタネーションによるエネルギー資源化は世界初の取り組み。代表事業者である日立造船からCO2の分離・回収に係る事業範囲の再委託を受け、2018年度の事業開始当初から参画し、設備の設計・製作・実証を担当してきた。

　神奈川県小田原市環境事業センターでの小規模実証試験で所定のCO2純度・回収率を達成したため、今年から規模を拡大する。設備仕様はCO2純度80％以上、回収量125N㎥/hの予定。

　同社グループは長年、産業ガス事業で培ってきたガステクノロジーや多彩な事業領域に対応する技術開発を深化させ、脱炭素社会に対応し環境負荷の低減に貢献する取り組みを進めている。

ハイケム　副生ガスからEG生産、CO2削減へ

エチレングリコール（EG） , 世界初 , 山西沃能化工科技 , ハイケム , C1ケミカル , SEG技術

2020年9月7日

C1ケミカル軸に経済性・環境性の両立を目指す

　ハイケムのC1ケミカルが新たなステージに入った。先月、同社がもつ「SEG技術」を採用した、製鉄所の副生ガスを利用してエチレングリコール（EG）を製造する世界初のプラントが稼働を始めた。

中国・山西沃能化工科技のEGプラント。ハイケムのSEG技術により副生ガスから年産30万ｔを製造

　SEG技術とは、水素とCOからなる合成ガス（Syngas）を原料とし、ポリエステル繊維やペットボトルの原料の1つとなるEGを非石油由来で製造する技術。

　今回の取り組みでは、製鉄所のコークス炉や高炉から排出される副生ガス中の水素とCOを活用する。COを燃やしてCO2にすることなく、EGの原料として利用し炭素を固定することから、CO2の発生を抑制。同プラントが通年で稼働した場合、年間56万tのCO2排出量を削減できるとしている。

　同プロジェクトは、中国の大手民営鉄鋼企業である山西晋南鉄鋼集団の完全子会社「山西沃能化工科技」との共同によるもので、製鉄所からの副生ガスを原料に年産30万トンのEGを製造する。2017年にハイケムがSEG技術のライセンス供与を行っていた。

　同社が目指すのは、C1ケミカルのトータルソリューションカンパニー。今年度からの中計に基づき、C1ケミカルを川上・川下へと拡大する「水素エネルギー事業」と「生分解性ポリマー事業」への展開が始まったところだが、その中心となるのがSEG技術のライセンス事業になる。

　同社は2009年に同ライセンス事業に参入した。宇部興産がもつ石炭由来の合成ガスからシュウ酸ジメチル（DMO）を製造する技術と、さらにDMOからEGを生産するパイロット技術に注目。ハイケムは、後工程のDMO水添によりEGを製造する実機を確立し、両社の技術を中国企業にライセンスしている。

　さらに、COからDMO、DMOからEGの生成に必要な銅触媒・パラジウム触媒も、同社の中国・南通にある触媒工場から提供しており、EGのビジネスモデルを構築した。第1基目のプラントは2012年に稼働。以降、高純度のEGを安全・安定的に供給することが高く評価され、製造するEGは中国国内の大手ポリエステルメーカーへの採用実績も多い。

　SEG技術は、CO2削減効果が見込めるエコな技術としても注目を集める。石炭・天然ガスをはじめ、各種産業排気ガスなどを原料として利用でき、炭素を固定するためだ。

　現在、合計23件、約940万t規模のライセンス供与を行うが、このうち75万tのEG製造にはコークス炉ガスなどの産業排気ガスを原料として使用する。そのプラントが全て稼働した場合、年間125万tのCO2を削減できる見込み。また、バイオマス原料やCO2を利用したEG製造も技術的には可能であり、研究開発を進めている。

　同社は「炭素利用効率を上げて空気をきれいにする」をビジョンの1つに掲げ、事業活動を通じて環境の豊かさに貢献していく。