主要成果
韓国基礎科学研究所（KBSI）、慶尚国立大学、国立台湾科技大学の共同研究チームは、廃棄ポリエチレンテレフタレート（PET）ボトルから回収したエチレングリコールを、化学原料であるギ酸塩（ギ酸のイオン形態）に変換する触媒を開発しました。本研究は2026年10月に「Angewandte Chemie International Edition」誌で発表されました。
性能試験において、ギ酸塩製造におけるファラデー効率（投入された電気量に対して目的生成物が得られた割合を示す選択性の指標）86.37%を達成しました。また、可逆水素電極に対して1.6ボルトの電位において、1平方センチメートルあたり1時間につき0.18ミリモルのギ酸塩製造率を記録しました。特筆すべきは、純粋な試薬ではなく実際のPET廃棄物由来の溶液を用いた試験において、300時間の安定稼働を確認した点です。
技術・詳細
開発された触媒は、酸化ニッケルシート上にルテニウムの単一原子を配置した構造をしています。製造過程では二酸化炭素レーザーによる照射が行われており、これにより酸素欠陥が生成され、ルテニウムと酸化ニッケルの間の電子的な相互作用が変化します。この界面が中間体を安定化させ、目的生成物への反応を促進します。
研究チームは、二次イオン質量分析法（SIMS）、分光電気化学分析、および理論計算を組み合わせて反応メカニズムを調査しました。その結果、エチレングリコールの2つの炭素原子間の結合が制御された形で切断される、段階的な酸化プロセスが明らかになりました。
背景・業界の文脈
PETの化学的分解により、テレフタル酸とエチレングリコールが回収されます。テレフタル酸はプラスチック製造に再利用可能ですが、エチレングリコールは水に混ざりやすく沸点が高いため、溶液から単離・回収することに課題がありました。本手法は、エチレングリコールをあえて単離せず、溶液のまま電気化学反応によってギ酸塩へ変換させるアプローチを採っています。
このプロセスは、ポリマーの分解、成分の回収、そして他製品への変換という異なる目的を持つ段階を明確に分けることで、化学リサイクルとプラスチック脱重合の経路を区別する一助となります。
今後の展望
工業化に向けては、廃棄物の前処理、ギ酸塩の分離工程、および原料組成の変動への対応を検討する必要があります。また、電力消費量、触媒材料の耐久性と回収率も重要な評価項目となります。
著者らは好意的な技術経済評価を示していますが、実際のプラント適用には運転条件や各工程のコストに依存します。今後は、より大規模なスケールでの持続的な生産を実証し、物質・エネルギー収支を算出することで、他のPET利用代替案との比較検証を行う計画です。
元記事: https://inspenet.com/en/news/catalyst-pet-ethylene-glycol-formate/
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