東京工業大学の林智広准教授らは台湾国立科学技術大学のジア-イン チャン准教授のグループとの国際共同研究により、バイオディーゼル燃料の生産過程で廃棄物となるグリセロールから、付加価値の高いジヒドロキシアセトン(DHA)と水素を選択的に生成する技術の開発に成功。安価な酸化銅触媒を用いた電気化学的反応により達成した。東工大のラマン分光技術と台湾科技大の触媒反応技術を組み合わせて実現したものという。

 バイオディーゼル燃料はカーボンニュートラルな軽油代替燃料として注目されているが、製造時に原料の10%程度のグリセロール(グリセリン)が生成される。グリセロールには有効な応用用途がなく、付加価値が高い物質への転換方法が課題だった。また、この物質転換の研究には金や白金などの貴金属を触媒に用いており、豊富で安価な触媒が求められていた。

 今回の研究では、地球上に豊富に存在する安価な酸化銅を触媒として、バイオディーゼル製造の際の廃棄物であるグリセリンから、化粧品、甘味料などに使用されるDHAと水素を選択的に製造する技術を確立した。特に酸化銅触媒表面における化学反応を、ラマン分光(光を用いた分子振動検出による物質評価)によりその場観察(リアルタイム評価)し、反応メカニズムの解明と、反応選択性を最大化するための反応条件の最適化を達成した。

 現在、新触媒開発・反応効率向上の観点から実用化に向けた研究が進んでいる。触媒の種類や溶液条件(特にpH値)などの違いによる反応経路の違いなどのデータの蓄積の進展により、今後は機械学習などの情報科学的手法と融合させて、最小限の実験で最適な物質変換条件を導出する技術の開発を行うとしている。

論文情報:【Applied Catalysis B: Environmental】Selective Electro-oxidation of Glycerol to Dihydroxyacetone by a Non-precious Electrocatalyst – CuO

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