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10種のバイオベースケミカル

May 16, 2018

現在世界の大部分では化石燃料に依存した経済状況から、バイオマス原料を中心としたより環境に優しい燃料を使用する経済へと徐々に移行しています。1
そのため、各国様々なバイオマス源からバイオベースの化学物質を検討し始めました。2004年、米国エネルギー省(DOE)は、化石または石油由来の構成要素を十数種類のプラットホームケミカルに置き換える可能性があることを発表しました。 これらには、カルボン酸、イソプレン、エタノール、アミノ酸、ビタミン、さらには工業用酵素といった成分も含まれます。2

バイオベースケミカル市場予測

biobased chemicals最近の調査結果では、危険な化学物質や化石燃料の枯渇に伴う環境問題が、バイオベースの化学物質の生産増加につながっていることが示されており、これらの化学物質の市場は、2016年の6,474百万ドルから2025年には23,976百万ドルに増加すると予想されています。3
これに伴い、工業用化学製品はバイオベースの市場を支配し、バイオ農薬やバイオ肥料の形で急速に成長している農業への応用が見込まれています。また、医学状の必要性や人口の増加といった状況の変化に応じて、製薬および食品産業においても、バイオベースの化学物質が世界市場において今後大きなシェアを獲得する可能性があります。

インクウッド・リサーチの調査によると、アジア太平洋はバイオベース化学物質の最大市場であり、今後数年でさらに成長すると予測されています。ヨーロッパは新興市場のバイオリファイナリーと生化学の製造に市場の大部分を占めているため、このリストでは2位に入っています。この地域では、ドイツはフランス、英国、イタリアの順で市場をリードしています。なお、北米は、環境に配慮した製品や政府の強力な取り組みによって、消費者の認識を変換させることで第3位を占めています。3

生物由来化学物質の種類

1.バイオプラスチック

プラスチックは従来、石油化学製品で製造されてきましたが、最近では、再生可能な資源の全部または一部で作られたバイオプラスチックへの移行し始めています。
プラスチックは、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の2つの一般的なタイプに分類されます。熱硬化性樹脂は、永続的に型の形を取りますが、熱可塑性樹脂は繰り返し成形できます。どちらもバイオプラスチックで作ることができます。

バイオプラスチック自体は、(1)全てがバイオベースまたは部分的にバイオベースであるが、生分解性は持たないもの、(2)バイオベースかつ生分解性であるもの、および(3)生分解性の化石由来プラスチックの3つのグループに分類することができます。4

2.ポリ乳酸(PLA)

PLAは、緑色植物におけるグルコースの乳酸への発酵から製造されたバイオベースのポリマーで、主に外科用インプラントや縫合糸に加工されます。バイオベースのPLAは再生可能、生分解性、リサイクル可能、加工性があるため、幅広い用途があります。一方で、ゆっくりと劣化し、靭性がなく、疎水性であり、反応性側鎖基を有さないといった性質も持っています。

3.ポリヒドロキシアルカノエート(PHA)

PHAは、糖および脂質の細菌発酵から製造された線状ポリエステルで、フィルム、コート紙、堆肥袋などの多数の製品を製造するのに使用できます。また、ボトルやカミソリを作るために成形することも可能です。

4.植物油

植物油はトリアシルグリセリドが多くを占めており、これらは複数のポリマーの製造に使用することができます。また、この植物油は主に大豆やヒマシ油から得られます。特に、ヒマシ油誘導体は、ブレーキ液、ワックス、研磨剤、石鹸、潤滑剤および染料を製造するために使用されます。

5.脂肪酸(FA)および脂肪酸メチルエステル(AME)

脂肪酸誘導体は、洗剤、石鹸および他のパーソナルケア製品において界面活性剤として一般に使用されています。バイオディーゼルの生産においては、その副産物であるグリセロールと共に重要視されています。1

6.バイオオイル

バイオ流動剤は、植物油または改質油および鉱油ベースの生成物から製造された合成エステルのいずれかを指します。これらは、動力工具の潤滑剤として、また航空/海洋/自動車用途において一般的に使用されています。

7.バイオ溶媒

リモネン、エタノール、グリセロール、2-メチルテトラヒドロフランなどのバイオ溶媒は、バイオベースの製品の中でも最も需要があります。5その大きな理由が、揮発性有機化合物を放出しないため、石油化学製品に比べてはるかに安全だからです。バイオ溶媒の代表的な用途は、ペイントストリッパー、グルーリムーバー、および農薬用の希釈剤です。

8.バイオサーファクタント (生物由来の界面活性剤)

バイオサーファクタントは、主にココナッツオイルやヤシ油のような植物油や植物の炭水化物に由来します。こうした界面活性剤は、洗剤、石鹸、パーソナルケア製品、食品加工材料、および農業用洗浄剤などの多くの家庭用洗浄用品に必須の成分である。

9.その他の生合成物質

生合成物質は、再生可能資源からの合成ゴムおよび汎用プラスチックの製造に使用されている石油化学製品の代替として使用される成分です。最終製品のいくつかの例は、モーターオイル、自動車タイヤ、ヘアケア製品、化粧品などがあります。

10.インクと染料

野菜由来のインクは、プリンタやペンに多く使用されるようになるにつれて化石由来のインクよりも人気が高まっています。

参照文献

1. Jong E, Higson A, Walsh P, Wellisch M 2012. Bio-based Chemicals Value Added Products from Biorefineries. IEA Bioenergy. (accessed February 2018)

2. Phil J, Ritchie R, Allan J. 2013. Biobased chemicals: the convergence of green chemistry with industrial biotechnology. (accessed February 2018)

3. Bio-based News 2017. Inkwood Research Press Release: Global Bio-Based Chemicals Market Forecast 2017-2025 .(accessed February 2018)

4. Golden, J.S., Handfield, R.B., Daystar, J. and, T.E. McConnell 2015. An Economic Impact Analysis of the U.S. Biobased Products Industry: A Report to the Congress of the United States of America. A Joint Publication of the Duke Center for Sustainability & Commerce and the Supply Chain Resource Cooperative at North Carolina State University. (accessed February 2018)

5. Clark, J, Farmer, T, Hunt, A, and Sherwood, J. 2015. Opportunities for Bio-Based Solvents Created as Petrochemical and Fuel Products Transition towards Renewable Resources. International Journal of Molecular Sciences. (accessed February 2018)