木材を常温常圧で溶かす技術─「超穏和溶解技術」とは？

超穏和溶解技術とは

ダイセルでは、京都大学との共同研究によって、常温常圧で木材を溶かす技術「木材超穏和溶解技術」の確立を目指しています。「超穏和溶解技術」とは、木材を常温常圧で溶かす技術で、あらゆる樹木を溶かすことができ、紙状、糸状、その他成型物など、あらゆるマテリアルの形に再構成する液化木材をつくり出します。

従来は困難とされていた、さまざまな種類・状態の木材を余すことなく“超穏和に溶解”することができ、有機酸と攪拌するのみの簡易な工程で、エネルギー的な負荷が非常に少ないのが特徴です。

この技術を用いることで、木材の主要成分であるセルロース、ヘミセルロース、リグニンを分解することができ、それらを活用した高機能製品を開発できます。

木材を溶かす理由

木材は、セルロース、ヘミセルロース、リグニンという3つの成分で構成されていますが、この中で有効に活用されている成分は、紙の原料（パルプ）や繊維などに使われるセルロースが大半です。

木材由来のパルプを原料とするバイオマス製品や、木材などの天然高分子は元来溶けにくく、その製造プロセスはエネルギーを多く消費する「エネルギー多消費型」です。

そこで、ダイセルではこの課題に対して、京都大学との共同研究によって、環境やエネルギー的な負荷をかけず、常温常圧で木材を溶かす技術の確立を目指しています。

ダイセルと京都大学の研究

ダイセルと京都大学は室温から５０度の条件下で、有機酸におがくずを溶かして、化学品や素材を作る技術を開発しました。この技術では、製造工程で多くのエネルギーや強アルカリ物質を使う紙原料のパルプを使う必要がありません。

植物からパルプを経由せずにセルロースを取り出し、バイオマスフィルムや成形品は開発済みで、糸など新しい素材の可能性も探索しています。

■バイオマスフィルムとは
木材を溶かすことを可能とする、京都大学×ダイセルの溶解技術を活用して開発したフィルムです。原料に化石燃料を全く使用しない木材由来のフィルムであるため、燃料以外の使い道が少ない端材などの新たな用途拡大が期待されます。熱圧処理を行うとフィルムが貼り付く特性があります。

例えば、家具部品に貼り付けることで装飾を行うようにできるかもしれません。

バイオマスフィルムで加飾した家具部品

■バイオマスフィルムの魅力
・里山への貢献：
里山の樹木や枝葉までもバイオマスフィルムの原料とし、未利用資源を高付加価値化

・人や環境へも低負荷：
40℃常圧の穏和な条件で木を溶かすことで低環境負荷、人体にも優しい木質加飾が可能

出典：オルガテック東京2023で、バイオマスフィルムで加飾した家具部品を展示します
ダイセル - 出展社詳細 (material-expo.jp) - 木材超穏和溶解技術

超穏和溶解技術のメリット

日本の国土の約7割を占めているのは森林です。そのうちの多くは、元来木材として使用する目的で人工的に植林されたものです。

しかし外国の木材の方が安価という理由から、林業ではあまり活用されず、無価値なものになっています。そこで「木を常温で溶かす技術」を用いて、木材が今とは比べ物にならないほどの用途で使われるようになれば、木材に新しい価値を与えることができます。

 木材の需要が増えれば林業の活性化にもつながりますし、その結果、荒廃した森林も回復する。豊かな森が、農業や水産業にまで好影響をもたらす、大きな循環を生み出せるのではないかと考えているのです。

 また、「木」という硬質なものを常温で溶かす技術を応用すれば、農業や水産業から出る廃棄物、たとえばキャベツの芯、たまねぎの外皮や、カニの甲羅、エビの殻なども溶かして、バイオマスとして活用することもできるはずです。

超穏和溶解技術のデメリットや注意点

超穏和溶解技術には、環境への優しさやエネルギー効率向上といった多くのメリットがありますが、実装には高度な技術とコストがかかるデメリットも存在します。
また、超穏和溶解技術を実施する際には注意点も存在します。素材の選定やプロセス制御について検討し、効果的な運用方法を探求する必要があります。

ダイセルのバイオマスバリューチェーン構想

超穏和溶解技術を応用することで、木材成分を素材化し、バイオマスフィルムや成形品を作ることができます。また、農林水産業の廃棄物も有効利用し、一次産業と二次産業の循環を生む新しい「産業生態系」を構築する「バイオマスバリューチェーン構想」も進行中です。

受賞

「超穏和溶解技術」の可能性と功績、その受賞について紹介します。この技術の革新的なアプローチが高く評価されています。

ダイセルと京都大学の共同研究チームは、公益社団法人日本木材加工技術協会が授与する「市川賞」を受賞しました。本賞は、日本の木材産業の発展に寄与する新しい研究・技術開発の業績として認められたものを対象に毎年1回2件以内に授与されるもので、今年は「木材の超穏和溶解を利用した合成ポリマー・接着剤フリーな木質圧縮成形物及び表面コート木材の創成」の1件が受賞しました。

木を溶かしてつくったバイオマスフィルムと表面コート木材

▶︎京都大学とダイセルの包括連携協定締結（2021年10月8日発表）https://www.daicel.com/news/assets/pdf/20211008.pdf

▶︎ニュースリリースはこちら
「木材をまるごと常温で溶解する」研究が、日本の木材産業の発展に寄与する新しい研究・技術開発として評価されました

まとめ

「超穏和溶解技術」によって、木材を紙状、糸状、その他成形物など、あらゆるマテリアルの形に”再構成”することを可能にし、木材を従来よりも画期的に汎用化・高付加価値化することで、日本の地域里山、ひいては農林水産業の収益構造を変え、地域社会や地球環境に貢献することが期待されています。

樹木を“超穏和”に溶解し、好みの樹木を原料に誰もがオリジナルプロダクトを生成することができるラボ・コミュニティの構想 ©︎知財図鑑

関連リンク：樹木を“超穏和”に溶解して再構成する技術「ウッドケミカルズ」

超穏和溶解技術は、環境への負荷を軽減し、持続可能性を向上させる革命的な素材変換プロセスであり、今後ますます注目を集めるでしょう。

未使用バイオマス資源の価値を変化させ、1本の木の価値を変える「超穏和溶解技術」は、現在、共創パートナーを募集しています。（お問い合わせは accell@jp.daicel.com までメールでご連絡ください）
ダイセルがつむぐバイオマス素材の「愛せる未来」に、ご期待ください。