180℃、常圧水素下で繊維強化プラスチックを分解できる固体触媒を開発：研究開発の最前線

東京大学は、繊維強化プラスチックを分解できる固体触媒を開発した。180℃、常圧水素下で加水素分解でき、ビスフェノールAといった樹脂モノマーの回収に成功した。

[MONOist]

　東京大学は2025年2月7日、東京都立大学との共同研究で、繊維強化プラスチックを分解できる固体触媒を開発したと発表した。

　研究では、塩化ニッケルと塩化パラジウムを金属前駆体とし、水酸化ナトリウムによる共沈法で酸化セリウム担持ニッケル−パラジウム二元金属触媒（Ni−Pd/CeO₂）を作製した。この触媒を用いて、酸無水物エポキシ樹脂やアミン硬化エポキシ樹脂の分解を試みたところ、N−メチルピロリドン（NMP）溶媒中、180℃、常圧水素下で加水素分解でき、ビスフェノールA（BPA）といった樹脂モノマーの回収に成功した。

　アミン硬化エポキシ樹脂の分解においては、BPAの代わりに有用な原材料として知られる4-イソプロピルフェノールとフェノールが主分解物として得られた。

Ni−Pd/CeO2触媒によるエポキシ樹脂の加水素分解［クリックで拡大］ 出所：東京大学

　炭素繊維強化プラスチック（CFRP）やガラスエポキシ基板の分解では、繊維と樹脂モノマーを得られた。回収した繊維の走査電子顕微鏡像から、構成成分であるエポキシ樹脂を完全に分解できていることが確認された。

Ni−Pd/CeO2触媒による繊維強化プラスチックの分解［クリックで拡大］ 出所：東京大学

　使用後の触媒は回収が容易で、触媒性能を保ったまま複数回の再利用が可能だ。CFRPの分解で、触媒の回収と再使用を6回繰り返した実験においても、BPAの収率低下は見られなかった。

Ni−Pd/CeO2触媒の再使用［クリックで拡大］ 出所：東京大学

　プラスチックに繊維を混ぜて強度や耐性を高めたCFRPは、軽量で強度が高く、航空機や風力タービンブレード、自動車など、幅広い分野で需要が高まっている。しかし、使用後はほとんどが廃プラスチックとして埋め立て処分されており、環境負荷の低減に向け、リサイクル技術の確立が求められていた。

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