当研究室では環境に調和した生活材料を創製する研究を行っています

　１．はじめに
　　２０世紀の科学技術の進展によって、我々の生活は随分便利で快適なものになりました。それを支えてきたひとつに、プラスチックがあります。プラスチックは様々な形に成型でき、軽くて丈夫、しかも腐ったりする心配もなく、非常に便利な材料です。しかし、これらの特徴は、使用後の処理という点から見ると、一転、厄介物になってしまいます。かさばるために大量に運搬するのが面倒な上、腐らないために、埋め立てても半永久的に残存してしまうのです。現在では多くのプラスチックは焼却処理がなされていますが、運搬や焼却に要する環境負荷を見過ごすわけにはいかないと思います。
　プラスチックは今の調子で作り続けられるとは限りません。原料が石油などのいわゆる化石燃料だからです。長い年月をかけて出来た化石燃料を、人類はとりわけここ数十年の間で随分使ってしまいました。色々な説がありますが、今の調子で使い続けると石油はあと数十年で枯渇するだろうともいわれています。
　振り返れば、２０世紀はプラスチックに象徴されるように、「大量生産、大量消費」の時代でした。そのおかげで我々は豊かな生活がすごせるようになったのですが、このようなライフスタイルはいずれどこかで行き詰まってしまうのではないかと懸念されます。
　そこで、様々な取り組みが活発になされるようになってきました。いわゆる「３Ｒ（Ｒｅｄｕｃｅ、Ｒｅｕｓｅ、Ｒｅｃｙｃｌｅ）」は代表的なものといえるでしょう。また、「腐る」プラスチックの研究開発も盛んです。ポリ乳酸に代表され、一般的には生分解性プラスチックと呼ばれています。ポリ乳酸は、いわゆるコンポスト処理などによって分解し、また、トウモロコシなどから得られるデンプンを原料としているので、脱化石燃料の材料としても注目されています。既に、生ごみ用の袋などに実用化されており、最近では「ウォークマン」の筐体にも使われています。まだ、ポリエチレンなどの既存のプラスチックと比較すると高価ではありますが、着実に使用量が拡大するものと期待されています。　

　２．現在の研究テーマ　　−生分解性を有する高吸水性樹脂の創製−
　私たちの研究室は、２１世紀のテーマである、「環境との共生」、「持続可能な社会の形成」に、環境に調和した生活材料を創製することで貢献したいと願っています。現在、当研究室では、紙おむつなどに使われている「高吸水性樹脂」に着目し、天然物を原料にして、生分解性を有するものを創製する研究を行っています。現在の高吸水性樹脂は上記プラスチックと同様の状況にあるといえます。すなわち、石油を原料にして合成され、使用後は多量の水分を含んでいるにもかかわらず、多くの場合焼却処理がなされています。そこで、身近な天然物を原料として、生分解性を有する高吸水性樹脂を作ることが出来れば、脱石油、ごみ削減の両面から有用であると期待されます（勿論、紙おむつ全体を埋め立て可能にするためには、高吸水性樹脂以外の構成物も併せて生分解性にする必要があります）。

これまでの研究で明らかになった具体例を以下に示します。
（１）綿を原料とした高吸水性樹脂の創製
　綿は、下着やジーンズ、タオルなどの原料で、我々の日常生活になくてはならないものです。綿は全世界で年間約２０００万トンもの膨大な量が作られています。この身近な植物資源を原料にして種々検討を加えたところ、現行の高吸水性樹脂に匹敵する高い吸水性能を有する高吸水性樹脂を得ることに成功しました。
　より具体的には、まず、綿セルロースと無水コハク酸をエステル化反応し、モノカルボン酸を生成させた後、水酸化ナトリウムで処理をします。興味深いことに、エステル化反応の際に、促進剤として４−ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）を用いると、反応系がゲル化する現象に遭遇しました。生成したモノカルボン酸の一部がさらに反応し、ジエステルとなって架橋反応していると考えられます。つまり、高吸水性樹脂を得るのに必要な、吸水性発現基の導入と架橋構造の形成が並行して進行するという、好都合な反応が進行していると推定されます。生成物は、比較的ゆっくり吸水し、純水中で自重の約４００倍、生理食塩水（０．９重量％のＮａＣｌを含んだ水）中では約１００倍という高い吸水性能を示しました。現在、生成物の生分解性や、より効率的な作り方の研究を行っています。



（写真の説明）綿から得た高吸水性樹脂の吸水特性を評価している様子
左側：ナイロン製ティーバッグに試料（０．２ｇ）をいれて、吸水させたもの
右側：試料なしのティーバッグ