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海洋環境中での高分子完全有機リサイクルを実現する時限生分解性高分子の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19H04311
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分64030:環境材料およびリサイクル技術関連
研究機関群馬大学

研究代表者

粕谷 健一  群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (60301751)

研究分担者 橘 熊野  群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (60504024)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2019年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード海洋生分解性 / 時限生分解 / トリガー / 時限分解 / 海洋生分解性プラスチック / 有機リサイクル
研究開始時の研究の概要

本課題では,生分解性高分子の実用性を高めるため, 海 洋 環 境 に お い て分解開始時期お よ び分解速度が 完 全 に 制 御 さ れ た 「 時 限 生 分 解 性 高 分 子 ,TBP」創出を目指す。本研究課題では「 潜 在 的 生 分 解 性 高 分 子 ,PBP」 を基盤材料として,分解開始時期制御トリガーシステムを利 用し、材料の分解開始時期制御の実現を目指す。

研究成果の概要

海洋環境で潜在的生分解性高分子をスクリーニングし、脂肪族ポリエステルが該当することを確認しました。これらに対して有効なトリガーを海洋から発見した。バイオスティムレーション型の低分子化合物も見つかりました。ジスルフィド結合を導入したポリマーの生分解速度を実海洋環境で評価しました。生分解性高分子は酵素による加水分解と微生物による無機化で分解が完了します。この複雑な過程をオミックス解析で明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

海洋では、多くの生分解性プラスチックが十分な分解性を示さない。一方、本研究において、分解開始時期制御および分解速度制御に対して一定の指針を得ることができた。また、一部は知財としての価値も見出すことができた。これにより、海洋プラスチックゴミ問題が、解消される可能性が示された。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 6件) 図書 (3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Evaluation of the effect of the number of methylene units in poly(ω-hydroxyalkanoate)s on their biodegradability2024

    • 著者名/発表者名
      Tsutsuba Toyokazu、Sawanaka Yuta、Suzuki Miwa、Inagaki Kana、Arai Kana、Okaniwa Syusuke、Torii Junko、Tachibana Yuya、Kasuya Ken-ichi
    • 雑誌名

      Polymer Degradation and Stability

      巻: 222 ページ: 110701-110701

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2024.110701

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microbial decomposition of biodegradable plastics on the deep-sea floor2024

    • 著者名/発表者名
      Omura Taku、Isobe Noriyuki、Miura Takamasa、Ishii Shun’ichi、Mori Mihoko、Ishitani Yoshiyuki、Kimura Satoshi、Hidaka Kohei、Komiyama Katsuya、Suzuki Miwa、Kasuya Ken-ichi、Nomaki Hidetaka、Nakajima Ryota、Tsuchiya Masashi、Kawagucci Shinsuke、Mori Hiroyuki、Nakayama Atsuyoshi、Kunioka Masao、Kamino Kei、Iwata Tadahisa
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 15 号: 1 ページ: 568-568

    • DOI

      10.1038/s41467-023-44368-8

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enzymatic degradation mechanism of the lamellar stacking structures of poly([R]-3-hydroxybutyrate-co-[R]-3-hydroxyvalerate) fibers2024

    • 著者名/発表者名
      Kimura Naotaka、Kabe Taizo、Kimura Satoshi、Kasuya Ken-ichi、Iwata Tadahisa
    • 雑誌名

      Polymer Degradation and Stability

      巻: 219 ページ: 110607-110607

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2023.110607

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Disubstituted cyclohexane monomers as biodegradable building block: Evaluation of biodegradability of polyesters containing cyclohexane ring2023

    • 著者名/発表者名
      Tachibana Yuya、Tsutsuba Toyokazu、Sakata Masaru、Kasuya Ken-ichi
    • 雑誌名

      Polymer Degradation and Stability

      巻: 217 ページ: 110516-110516

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2023.110516

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of marine biodegradation of an aliphatic polyester using endospores2023

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Miwa、Tachibana Yuya、Soulenthone Phouvilay、Suzuki Tomoya、Takeno Hiroyuki、Kasuya Ken-ichi
    • 雑誌名

      Polymer Degradation and Stability

      巻: 215 ページ: 110466-110466

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2023.110466

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Biobased Polyamides Containing a Bifuran Moiety and Comparison of Their Properties with Those of Polyamides Based on a Single Furan Ring2023

    • 著者名/発表者名
      Arai Kota、Tsutsuba Toyokazu、Wasano Tatsuya、Hirose Yuka、Tachibana Yuya、Kasuya Ken-ichi
    • 雑誌名

      ACS Applied Polymer Materials

      巻: 5 号: 5 ページ: 3866-3874

    • DOI

      10.1021/acsapm.3c00525

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Manufacture, physical properties, and degradation of biodegradable polyester microbeads2023

    • 著者名/発表者名
      Gan Hongyi、Okada Takumi、Kimura Satoshi、Kasuya Ken-ichi、Iwata Tadahisa
    • 雑誌名

      Polymer Degradation and Stability

      巻: 208 ページ: 110239-110239

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2022.110239

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Marine Biodegradation of Poly(butylene succinate) Incorporating Disulfide Bonds Triggered by a Switch Function in Response to Reductive Stimuli2023

    • 著者名/発表者名
      Toyokazu Tsutsuba, Yuya Tachibana, Moe Shimizu, and Ken-ichi Kasuya
    • 雑誌名

      ACS Appl. Polym. Mater.

      巻: 5 号: 4 ページ: 2964-2970

    • DOI

      10.1021/acsapm.3c00147

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface oxidation of Polyhydroxyalkanoate films with different molecular structure via photo-activated chlorine dioxide radical and comparison of the influence on the properties2023

    • 著者名/発表者名
      Tateiwa Jobu、Hsu Yu-I、Uyama Hiroshi、Kasuya Ken-ichi、Iwata Tadahisa
    • 雑誌名

      Polymer Degradation and Stability

      巻: 1 ページ: 110391-110391

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2023.110391

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recyclable Polycarbosilane from a Biomass-Derived Bifuran-Based Monomer2023

    • 著者名/発表者名
      Beppu Shunsuke、Tachibana Yuya、Kasuya Ken-ichi
    • 雑誌名

      ACS Macro Letters

      巻: 12 号: 4 ページ: 536-542

    • DOI

      10.1021/acsmacrolett.3c00095

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Difference between plastics that degrade in the ocean and those that do not.2023

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi KASUYA
    • 学会等名
      The 13th SPSJ International Polymer Conference (IPC 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 国プロのトップランナーから学ぶバイオプラスチック、生分解開始スイッチ機能を有する海洋生分解性プラスチックの開発2022

    • 著者名/発表者名
      粕谷健一
    • 学会等名
      JACI ライフサイエンス技術部会・反応分科会 勉強会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生分解開始スイッチ機能を有する海洋分解性プラスチックの研究開発2022

    • 著者名/発表者名
      粕谷健一
    • 学会等名
      第71回 高分子学会 討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 海洋生分解性プラスチックが拓くクリーンアースな未来~海洋生分解性プラスチックの開発ストラテジー~2022

    • 著者名/発表者名
      粕谷健一
    • 学会等名
      第12回CSJ化学フェスタ2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 海洋プラスチックごみ問題と海洋生分解性プラスチックの開発2022

    • 著者名/発表者名
      粕谷健一
    • 学会等名
      R4年度べにばなコンファレンス
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 海洋生分解性プラスチックの開発とその背景2022

    • 著者名/発表者名
      粕谷健一
    • 学会等名
      関東高分子若手研究会 2022年 秋の講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 高分子材料の分解制御技術2024

    • 著者名/発表者名
      粕谷健一
    • 総ページ数
      291
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781317953
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [図書] 海洋汚染問題を解決する生分解性プラスチック開発2023

    • 著者名/発表者名
      粕谷健一 (岩田 忠久 編)
    • 総ページ数
      406
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      9784860438142
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [図書] バイオプラスチックの最新技術動向2022

    • 著者名/発表者名
      粕谷健一(木村俊範 編)
    • 総ページ数
      252
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781316765
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 群馬大学大学院理工学府 環境調和型材料科学研究室

    • URL

      https://sites.google.com/gunma-u.ac.jp/greenpolymergunmalab/home

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 群馬大学大学院理工学府 環境調和型材料科学研究室

    • URL

      http://greenpolymer.chem-bio.st.gunma-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2025-01-30  

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