今日、化学産業は主に石油に基づいています。プラスチックから洗剤や溶剤、医薬品や農薬に至るまで、多くの化学製品の初めには石油成分が含まれています。しかし、石油の埋蔵量は有限であり、ほとんどの石油製品は自然界では分解が困難または不可能であり、これらの化石資源の使用により温室効果ガスが発生するため、科学者たちは再生可能な原材料からこれらの製品を製造する方法を模索しています。
セルロースからのコハク酸
チューリッヒ工科大学のコンラート・フンガービューラー氏とその同僚は、多くの化学物質の重要な基材であるコハク酸を製造する方法を発見した。コハク酸としても知られるこの炭素化合物は、あらゆる種類の化合物の出発物質です。特に、ビタミン、医薬品、溶剤、殺虫剤、ポリマー、香水の着臭剤の製造に使用できます。
デンプンや糖を分解する際にコハク酸を生成する細菌が自然界に存在することは長い間知られていました。研究者らが今回報告したように、これらの細菌種の一部は木材やセルロースの廃棄物からコハク酸を生産するのにも適している。 「木材成分のセルロースは、酸を使用するとグルコースに変換できます」とチューリッヒ工科大学のメルテン・モラレス氏は説明します。そして、グルコースは細菌の合成原料として働きます。
より安く、より環境に優しい
しかし、コハク酸の有機生産は、従来の石油ベースのプロセスと比較してどれほど効果的でしょうか?それを解明するために、研究者らは、コハク酸のバイオテクノロジー生産に最適化されたさまざまな種類の細菌による合成と従来の生産を比較しました。
これは、使用するバクテリアとプロセスに応じて、木材廃棄物からのコハク酸の合成が、石油からの従来の合成と比較して、大幅に安価であるか、または大幅に環境に優しいことを示しました。科学者らは、バイオテクノロジーの生産方法を使用すれば、環境への影響は同等で、コハク酸を 20% 安く生産できると計算しました。他のバクテリアを使用する 2 番目の方法では、石油を使用する従来の方法と同等のコストで、エネルギー消費と環境への影響を 28% 削減できます。
セルロース廃棄物が大量にある
もう 1 つの大きな利点は、特に製紙業界では木材とセルロースの廃棄物が大量にあることです。ここでセルロースを含むアルカリが廃棄物として生成されます。これらは現在は使用されていませんが、グルコース源として適していると考えられます。 「例えば林業から出る木材廃棄物を利用できるのであれば、そうすべきです」とモラレス氏は言う。 「それは食料供給と競合しないことを意味するからです。」
研究者らによると、セルロース廃棄物を化学原料として使用することは、製紙業界にとっても明らかな利点があるという。「欧州の製紙業界は、廃棄物を精製して販売することができれば、海外との激しい競争に比べて再び競争力が高まる可能性がある」付加価値をもたらします」とモラレス氏は語った。いずれにしても、彼らの調査は、そのようなバイオテクノロジー生産施設への長期投資は価値がある可能性があることを示しました。
出典: ETH Zurich、専門記事: エネルギーと環境科学、doi: 10.1039/C6EE00634E
