Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

コンクリート / 生化学的解体法 / リサイクル / 遺伝子組み換え / 硝酸

本研究は、限定的状況下において,セメント硬化体の分解に適した化学物質を無尽蔵に生み出す遺伝子組み換え微生物を作成し、「生化学的解体法」という新たなコンクリート解体法の構築を試みるものである。
22年度は、セメント系材料の解体に適していると考えられる化学物質を産生するための連鎖化学反応機構の解明、反応に必要な遺伝子群の特定、特定された遺伝子群を有する生物の培養及び遺伝子抽出,得られた一部遺伝子のコンピテントセルへの組み込みを行った。
セメント系材料の解体に適していると考えられる化学物質の前駆となる物質は、自然界では複数の生命体の共生関係の上で合成されているものである。生化学的解体法の実現には、まずこの前駆物質の合成において、共生関係を必要としない単一の生命体内で完了させる必要がある。そこで、この前駆物質の合成に必要な物質と環境条件を精緻に分析し、その条件を満たすために必要な遺伝子群を特定した。これらの遺伝子群をコンピテントセルに組み込むことよって、一つの生命体内において目的とする前駆物質を合成させることに成功した。
前駆物質からさらに目的とする物質を合成するには酸化酵素を作用させる必要があり、また効率的に物質を産生させるために、合成した物質を組み換え微生物の体外に排出する機構を追加する必要がある。これらに必要な遺伝子の配列は既に特定済みであり、今後はこれらの遺伝子の組み込みを完了し、セメント系材料の解体性能試験へと進む予定である。

リサイクル / プラスチック / エポキシ樹脂 / 硝酸 / アミン / ビスフェノール / ケミカルリサイクル / 収率

エポキシ樹脂の主剤および硬化剤の種類を変えて,樹脂硬化物の硝酸水溶液に対する分解性を調べ,樹脂主剤および硬化剤の化学構造と分解生成物との関連性について明らかにした.樹脂のケミカルリサイクルを目的とした場合,メンタンジアミン(MDA)を硬化剤として用いたビスフェノールF型エポキシ樹脂が最適であった.このエポキシ樹脂を4mol/lの硝酸水溶液(80℃)で約150時間分解し,酢酸エチルで抽出した分解生成物を未使用エポキシ樹脂に対して25wt%添加して無水フタル酸で硬化させたところ,抽出物の添加によって曲げ強度が約1.5倍,引張強度が約4倍に向上した.また,示差走査熱量分析(DSC)により,抽出物を添加した場合にも化学構造の均一性が得られていることが示され,さらに,とガラス転移温度が約18℃増加して耐熱性が向上していることが明らかになった.分析の結果,抽出物中に含まれるアミンによって硬化反応が促進され,架橋密度が高くなっている可能性が示唆された.
マトリックスにテトラグリシジルジアミノジフェニルメタン(TGDDM)硬化ビスフェノールF型エポキシ樹脂を用いたガラス繊維強化プラスチックについて,前述と同様の方法で分解を行ったところ,樹脂単体が分解する場合とほぼ同じ時間でマトリックス樹脂が分解し,ガラス繊維のみを分離・回収することに成功した.また,FRPを分解して得られた抽出物を用いて,前述の方法と同様に未使用樹脂に添加して無水フタル酸で硬化させたところ,抽出物の含有率が15wt%の範囲では良好なリサイクル品が得られ,曲げ強度も向上した.さらに,3種類のガラス繊維を硝酸水溶液に浸せきしたところ,汎用のE-ガラス繊維は顕著な溶解や強度低下が起こったのに対し,化学用のC-ガラスおよび機械用のT-ガラスについては劣化の程度が小さく,繊維を回収して再利用できる可能性が高いことが明らかになった.

【研究分担者】
千々和伸浩	東京大学	大学院・工学系研究科	特任助教	(Kakenデータベース)
渡邊学	東京大学	大学院・新領域創成科学研究科	助教	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
仙北谷英貴	東京工業大学	大学院・理工学研究科	助手	(Kakenデータベース)
久保内昌敏	東京工業大学	大学院・理工学研究科	助教授	(Kakenデータベース)