材料
非可⾷性植物由来化学品製造プロセス技術開発

国際的な特許を取得した独⾃の⽣産技術により新素材の製品化を達成
⽇⽴造船株式会社、⼤阪⼤学
取材︓ August 2018

非⽯油由来原料のバイオポリマーにより地球温暖化問題解決に貢献
⽇本国内ではプラスチックなど多くの化学品が⽯油由来の原料から製造されています。そのため、CO 2 排出量増⼤がもたらす地球温暖化問題や、将来予想される⽯油の枯渇リスクに対応するため、化学産業は非⽯油由来原料への転換が求められています。
また近年、世界的に深刻化しているプラスチックごみ問題を解決するためにも、⾃然界で分解される新たな代替素材の開発が急務となっています。このような社会的ニーズに応えるため、⽇⽴造船株式会社と⼤阪⼤学の共同研究チームは、NEDOプロジェ
クトを通じて、⾷⽤ではない植物由来原料である杜仲（トチュウ）の種⼦から、硬い樹脂状の成分を持つ「トランス型ポリイソプレン（TPI）」を抽出し、耐衝撃性や⾼延性を持つ⾼機能バイオポリマー「トチュウエラストマー®」の製品化に成功しました。今後、多岐にわたる製品への活⽤が期待されています。

新素材開発の始まりは「健康茶事業」「トチュウエラストマー®」開発の原点は、⽇⽴造船の杜仲茶事業でした。⽇⽴造船が、なぜまったく畑違いの事業に⼿を出したのか。その理由は、1985年のプラザ合意がもたらした円ドルレートの急激かつ⼤幅な変動による深刻な不況にありました。
⽇⽴造船は状況打開のため、事業の多角化を図り、さまざまな新規事業開発に乗り出します。ちょうどこのタイミングで、⽇⽴

造船に⼊社したのが、現在は⼤阪⼤学⼤学院⼯学研究科特任教授であり同⼤学内のHitz協働研究所所⻑を兼任する中澤慶久さんでした。
「とにかく、事業になりそうな案件であれば全てやってみる。そんな中で、ある取引先から持ち込まれたのが、杜仲の葉を原料とする健康茶事業だったのです」（中澤さん）
1989年に発売された⽇⽴造船の杜仲茶シリーズは順調に売り上げを伸ばし、1994年にはテレビ番組をきっかけに⼈気に⽕がつき、杜仲茶の⽣産に原料供給が追いつかなくなります。⽇⽴造船は中国での杜仲茶⽣産に乗り出し、事業はさらに拡⼤します。
そして、1997年には杜仲茶の機能性成分がトクホ（特定保健⽤⾷品）の表⽰許可を受けてヘルスケア事業に発展しました。
ところが、⽇⽴造船はここで事業の選択と集中を図ることになり、杜仲茶事業は2003年に⼩林製薬株式会社に事業譲渡されました。

⼤阪⼤学⼩林教授との出会い、そしてNEDOプロジェクトへ
杜仲茶事業が隆盛だった1997年に、後の事業展開につながる運命の出会いがありました。それが⼤阪⼤学の⼩林昭雄教授（現・名誉教授）との出会いです。その際、中澤さんから杜仲がガッタパーチャ（天然ゴムの⼀種）に似た成分を持つことを聞いた⼩林さんは、⼤きな興味を持ちました。
通常の天然ゴムの分⼦がシス型のイソプレン構造を持つのに対して、ガッタパーチャは、トランス型のイソプレン構造であり、⼯業⽤原料としての適性に富んでいたのです（「なるほど基礎知識」参照）。しかし、ガッタパーチャが得られる資源は、既に枯渇していました。
「⼩林先⽣とお会いしてから2カ⽉後に、私から⼤阪⼤学の先⽣の研究室を訪ねました。実は早い段階から杜仲が持つ別の可能性に気づいていました。杜仲茶の製造過程で⿊く炭化した成分が溜まることがあり、これがポリマーの焦げたものだったのです。先⽣は研究者として、ポリマーが植物の中で作られるメカニズムに強い関⼼を持たれたので、何とかしてそのメカニズムを解明したいという話で盛り上がりました」（中澤さん）

そんな折、1999年、NEDOの植物系国家プロジェクトである「植物機能改変技術実⽤化開発」プロジェクトがスタートすることを知り、杜仲が持つポリマーの研究について応募したことで、⽇⽴造船と⼤阪⼤学の共同研究が始まりました。
共同研究を進める中、⽇⽴造船の杜仲茶事業譲渡後の2005年、⼤阪⼤学との産学連携として、中澤さんは⽇⽴造船に籍を置いたまま同⼤学に研究拠点を移します。これにより杜仲の素材研究と開発に全⼒投⼊できる態勢が整い、研究に弾みがつきました。
写真1 「トチュウエラストマー®」（奥）と杜仲の種⼦

古くて新しいトチュウのポリマー研究
杜仲は1881年に、イギリス⼈のプラントハンターによって中国の⻑江流域で採取されました。イギリスでの研究により、杜仲の中に樹脂成分が含まれていることが判明。これがガッタパーチャに似たゴムでした。当時は、天然ゴムに欧⽶列強の関⼼が集まっていた時代でした。
⽇本では、1900年頃に中国で採集した杜仲の⽊を、当時の林業試験場が外国樹種⾒本園をはじめとして国内各地で栽培します。1920年頃には⼯業原料としての杜仲の可能性に当時の逓信省（現︓総務省）が目をつけ、海底ケーブルの被覆材料としての研究が始められましたが、戦況の悪化によって1940年頃には中⽌されてしまいました。
そしてその後半世紀余り、杜仲のポリマー成分は、完全に忘れ去られた存在となっていました。⼯業原料としての杜仲の研究に取り組む⼈は世界のどこにもいなかったのです。

産学連携の本格化により、研究が⼀気に加速
2005年、⼤阪⼤学に拠点を移した中澤さんは、50m 2 のこぢんまりした研究室を構え、NEDOの⽀援を受けて研究員3名を加えた4名体制で基礎研究に本格的に取り組み始めました。
それまで企業内で研究に取り組んでいた中澤さんにとって、⼤学における本格的な研究は「技術の深度化」が違うと語ります。
深く掘り下げた上で完成した技術は、ベースががっちりと固まっているので抜群の安定感があるのです。そのため⽣産段階に⼊って何らかのイレギュラーが起こった場合でも、その原因を分析できるので対処可能です。
「企業内での研究では、どうしても利益が優先されます。いつ完成するのか、どれぐらいの利益をもたらすのか、といった質問を常に突きつけられます。もちろん⼤切な要素ではあるのですが、バイオ関連の研究にはどうしても時間がかかります。そもそも畑を作るところから始めなければなりませんし、企業で求められる3年単位では成果といえるようなものは出せません。最低でも10年ぐらいの時間が必要です」（中澤さん）

優れた特性を持つバイオTPI
中澤さんたちは、基礎研究からスタートし、まず成分分析技術の開発に取り組みました。これによりゴム成分の解析技術や⽣合成中間体の解析技術が確⽴されました。この技術を使って杜仲から採取されたポリマー成分の分析が⾏われ、採取部位によってゴム産⽣能や分⼦量に違いのあることが明らかにされました。

杜仲に含まれるTPI（トランス型ポリイソプレン）は、光合成により杜仲の⽣体内で合成されます。この杜仲のTPI（バイオTPI）は化学合成によるTPIよりも分⼦量が1ケタ多く100万を超えるのが特徴です（図１）。杜仲の果⽪をちぎると、⽩⾊糸状の物質を⾒ることができます（写真2）。
「この杜仲のTPIを精製して作られる機能性新素材『トチュウエラストマー®』は、⾼分⼦量、低温可塑性、耐衝撃性、⾼延性などの優れた特徴を備えています。安全性についても確認済み
で、細胞毒性、⽪膚刺激性、⽪膚感作性などはありません。資源枯渇したガッタパーチャの代替品としての⽤途が⾒込めるだ
図1

化学合成TPIとバイオTPIの分⼦量分布の⽐較（資料提供︓Hitz協働研究所）

けでなく、既存ポリマー同等の⼒学特性（引張、破断、曲げ、硬度等）を持ち、耐衝撃性に優れたバイオポリマーとして多様な⽤途での活⽤が期待されます」と、中澤さんは産業素材としての可能性を語ります。

写真2

杜仲の種⼦に含まれる⽩⾊糸状の物質がTPI（トランス型ポリイソプレン）

写真3

杜仲に含まれるTPI分⼦量分布の測定装置（左）、化粧品等の基礎材料の調製室（中央）、材料を圧延する装置（右）⽣物的腐朽分解法の開発と挫折
⼗分な基礎研究の成果を得た上で、次に取り組んだのは杜仲のTPI量産化技術の確⽴です。まず杜仲の器官別にTPI含有量を調べた結果、最も多いのが種⼦であることが判明します。種⼦は1年かけて形成される、持続的に⽣産可能（供給可能）な原料です。そこで種⼦を採取し、これを原料としてTPIを抽出する技術開発がスタートしました。
「我々が開発したのは、『⽣物的腐朽分解法』です。⽊材腐朽菌という微⽣物の⼒を応⽤します。微⽣物がTPIを抽出するため温度管理はわずかで済み、熱エネルギーはほとんど不要です。⽣産設備を⼩型化できる上、連続運転の必要もありません。従来の溶媒法に⽐べて、⽣産コストを抑えられ、環境負荷も少ない理想的な抽出法です」（中澤さん）
2008年度からこの⽣物的腐朽分解法についての研究開発を、NEDOの海外協⼒プロジェクトを通して中国にて⾏いました。
杜仲から採取した種⼦の前処理を⾏い、腐朽場で腐朽させ、洗浄し乾燥させた製品を出荷。製造プラントで発⽣する残渣は有機肥料として、杜仲の栽培に使います。こうして開発された⼀連の⽣物的腐朽分解法は、⽊材腐朽菌を利⽤したバイオエンジニア
リングと⽔洗による製造法として確⽴しました。この製造フローに基づいた⽣産基地が2008年12⽉に中国に完成。2009年3⽉に腐朽を開始し、年末までの間に15ｔを⽣産しています。
「ところが、いよいよ量産に乗り出そうという段階になって、販売先として交渉していた化学メーカーから、この材料では製品化が難しいという指摘を受けました」（中澤さん）
製造⼯程で⽊材腐朽菌という⽣物が絡んでいるため、その品質が化学合成品よりも不安定で劣ると評価されたのです。「⽣物的腐朽分解法」ではリグノセルロースなどの残渣が出るため、これから⻲裂が発⽣すること、分⼦量が低下すること、菌叢などの⾃然変動の全容をつかめないことなどが問題とされました。
そのため、中澤さんは新たな⽣産技術の再検討を余儀なくされます。

⾃社開発による独⾃の量産技術を確⽴「⽣物的腐朽分解法を使えないのであれば、有機溶媒を使った新たな⽅法を開発するしかありません。従来⾏われていたトルエン―アセトン法では、技術的な差別化はできません。プロセスを検討した結果、溶解と析出⼯程における温度管理に着目し、新たな⼿法開発に取り組むことになりました」（中澤さん）
トルエン―アセトン法では、最初に原料を溶解する⼯程で、⾼温でトルエンを使います。次⼯程で残渣を分離した後、析出する⼯程でも⾼温でアセトンを使うのです。しかしこの⼯程では、温度を上げると分⼦量が下がることや、トルエンやアセトンなどの毒性の強い溶媒を使⽤することの問題もありました。
そこで中澤さんが設定した課題は、次の2点でした。1つには溶解と析出を低温で⾏うこと。もう1点が毒性のない溶媒を使うことです。
「融点ぎりぎりぐらいの温度で溶解し、毒性のない安全性の⾼い薬剤を使う。それでいてリサイクルできる薬剤を探し始めました。薬剤候補は数千種類にのぼった中、戦略的に探査を進めた結果、半年ほどで最適な薬剤にたどり着いたのです」（中澤さん）

この薬剤を使えば、100℃以下の低温領域で溶解でき、残渣を分離した後に40℃ぐらいまで温度を下げるとTPIが析出します。プラント全体としてみたエネルギー収⽀は極めて良好で、コスト減が期待できます。また、新しい溶媒は液体なので操作が容易で、毒性もなく、化粧品など幅広い⽤途に展開が可能です（図２）。
溶媒コストがトルエンなどに⽐べると割⾼となるものの、リサイクル可能であり、トータルコストでみれば⼤きな違いはあり
図2 従来法の「トルエン－アセトン法」と「同⼀溶媒法」の⽐較（資料提供︓Hitz協働研究所）ません。さらに、⼤規模⽣産にも対応可能です。この独⾃開発した「同⼀溶媒法」という⽣産⼿法や⽣産プラントに関わる特許は、全て国際的なPCT（特許協⼒条約）で包括的に取得されています。

写真4

中国⼭⻄省の約9万本の杜仲が栽培されている農園 （左）（写真提供︓Hitz協働研究所）、⽇⽴造船舞鶴⼯場のパイロットプラント（右）（写真提供︓Hitz協働研究所）

プラント技術の粋を集め量産化が実現「同⼀溶媒法」での量産化に向けて、まず研究所内でビーカーを使った実験、いわゆるテーブルテストからスタートしました。
ここで1Lぐらいまでの実験をして満⾜な結果が得られたので、次に⽇⽴造船の舞鶴⼯場にプレパイロット⽣産設備を作り、3kgのバッチ処理を⾏い、スケールアップに取り組みました。
「⽣産設備のスケールアップを⾏う場合には⼀般的に、量の増加が⼀定値を超えると実験とは異なる品質上の問題が発⽣します。この問題を解消するために、⽇⽴造船で⻑年スケールアッププラントの設計に携わってきたベテラン技術者の協⼒を得て、プラントのスケールアップ時に起こりうる問題点を全て解決することができました。現状の10倍、年産500ｔクラスのプラント製造がすでに可能です。杜仲の種⼦採取は年に1回だけですが、これを南半球でも栽培すれば、年に2回の種⼦採取ができます。
そうなるとさらなる増産も視野に⼊ってきます」（中澤さん）
また技術⾯では、今回の⽣産設備で活⽤された「蒸留・膜分離溶剤回収システム」は、NEDOの別のプロジェクト（グリーン・サステイナブルケミカルプロセス基盤技術開発／規則性ナノ多孔体精密分離膜部材基盤技術の開発）を通して⽇⽴造船らのグループが開発した技術が⽣かされています。

画期的な産業新素材「トチュウエラストマー®」「腐朽分解法」と新製造法の「同⼀溶媒法」による、最終製品の分⼦量と純度を⽐較すると、新製造法のメリットが際⽴ちます。分⼦量については、腐朽分解法では116万だったのに対して、同⼀溶媒法では238万と倍以上となっています。純度についても腐朽分解法が80％以上だったのに対し、同⼀溶媒法は99％以上を確保しています。
「化学合成でも、⼯夫すれば分⼦量を⾼めることは可能でしょう。けれども、そのためには膨⼤なコストがかかります。『トチュウエラストマー®』は天然物であるため、単⼀の幾何異性体構造からなるポリマーです。化学合成で作った場合はどうしても異なる幾何異性体構造を2％ぐらい含みますが、そうしたものが⼀切無いのです」と、中澤さんと共に産学連携プロジェクトに取り組んだ⼤阪⼤学⼤学院⼯学研究科応⽤化学専攻教授の宇⼭浩さんは語ります。
「トチュウエラストマー®」の量産体制を整えるのと同時に、課題となったのは⽤途開発です。

2013年度からのNEDOプロジェクト「非可⾷性植物由来化学品製造プロセス技術開発」においては、機能性材料としての⽅向性評価も⾏われました。その結果、スポーツ⽤品材料、化粧品原料、環境調和型素材などの⽤途が浮かび上がってきました。
同時にポリ乳酸に「トチュウエラストマー®」を動的架橋でブレンドする研究が進められ、衝撃強度が最⼤約25倍、破断伸び率は約30倍にまで向上していました（図３）。
そしてNEDOの⽀援で、ナノテクノロジーの総合展である「nanotech」に出展したことにより、遂に新たな顧客と巡り合います。
図3 動的架橋法によりポリ乳酸の強度が向上（資料提供︓Hitz協働研究所）「2015年1⽉の展⽰会で、ホッティーポリマー株式会社から声をかけていただき、その後、３Dプリンター⽤フィラメント（素材）の⾼強度タイプの製品として商品化されました。販売時には⼤きな反響があったそうです。その後も継続的にNEDOの⽀援によって展⽰会に出展し、いまでは新規顧客とのビジネスの8割は展⽰会での出会いから始まっています」（中澤さん）
続いて、ゴルフボールの新しいカバー材として商品化に取り組んでいたキャスコ株式会社が、NEDOプロジェクトの共同実施者として参画し、2018年に「バイオスピン」と呼ばれるゴルフボールの市販にこぎつけています。その名の通り、耐衝撃性だけでなくスピンがかかりやすいという特性も備わりました。
「我々が1社だけで取り組んでいたのではなかなか進まない事業化の加速を、NEDOの⽀援と共に、⽇⽴造船、⼤阪⼤学⼤学院⼯学研究科、Hitz協働研究所と複数の企業が協創・共創の開発に取り組んだ結果、さまざまな動きが起こり始めたのです。場
所、装置、組織を共有、半径300m圏内に必要なヒト・モノ・情報などが全てそろう⼤阪⼤学の産学連携制度も活⽤し、動きをさらに加速していきました」（中澤さん）
1999年以降、20年近くにわたり取り組んできたNEDOの各種プロジェクトの特⻑をまとめて、中澤さんは「とにかく⼈が育ちます。基礎研究から実⽤化していく過程に直接関われますし、プラントのスケールアップなどは、本来ならリスクが⾼い案件です。チャレンジングなプロジェクトに取り組むことで⼈が育つのです。⻑期間にわたって⽀援し続けてもらえたからこそです
ね」と、多くの学⽣や研究者の⼈材育成⾯の成果を強調します。

写真5

ホッティーポリマー社製の3Dプリンター⽤フィラメント（左）（写真提供︓Hitz協働研究所）、キャスコ社製ゴルフボール「バイオスピン」（右）（写真提供︓Hitz協働研究所）

さまざまな⽤途に「トチュウエラストマー®」が使われ、⻩⼟⾼原が緑で覆われる⽇を夢⾒て今後期待されるのが、化粧品材料への応⽤です。「トチュウエラストマー®」は植物由来のポリイソプレンであり、⽯油系炭化⽔素原料の代替品として、疎⽔性の化粧品基剤に応⽤が可能です。
化粧品原料に関しては今、原材料に含まれるマイクロプラスチックやマイクロビーズなどによる海洋汚染が問題となっています。⽯油系原料に替えて「トチュウエラストマー®」を採⽤すれば、⽣分解性ではないものの、⾃然界で光や酵素、微⽣物により1年程度で分解されるため、海洋汚染問題を引き起こす恐れはほとんどありません。
ほかにもバイオ系ウェアラブル素材、バイオ系⽣体材料として⻭科矯正材への活⽤、耐衝撃性を活かしたスポーツ⻭科領域での活⽤なども視野に⼊っています。
「新たな⽤途開発を考え出すために必要なのがオープンイノベーションです。我々のような化学畑の⼈間は、どうしても化学の枠内で考えてしまいます。その意味では、中澤さんは本来植物が専門です。だからこそ『トチュウエラストマー®』が⽣まれたのだともいえます。今後も⼤阪⼤学の産学連携制度による異分野交流が、画期的な⽤途開発につながることを期待します」（宇⼭さん）
現時点では、コスト⾯で若⼲割⾼となるのが産業⽤原料としての弱点ですが、それは⽣産量が増加すればいずれ解消可能です。
「原材料の栽培スケールが⼤きくなり、⽣産量が増えてくれば、コストは必然的に下がっていきます。最終的には、現時点で競合となる化学合成品より同程度か、少し⾼いぐらいのレベルにまでコストを下げることが目標です。幸い、原料の原産地となる中国では今、杜仲の栽培に国家的な緑化活動の⼀環として⼒を⼊れているといいます」（中澤さん）
杜仲は、年間降⾬量400〜800mm程度の乾燥帯でも⼗分に育ちます。従って、2008年度から実施したNEDOの海外協⼒プロジェクトで取り組んだ際に成功したように、乾燥した⻩⼟⾼原でも杜仲は育つのです。しかも、杜仲が育って森になると、⼟壌に保湿効果が⽣まれ、地⾐類が発⽣し表層に固まるのです。これができると⼟壌からの⽔分蒸発が抑えられて、地下に⽔が溜まっていきます。
「⻩⼟⾼原で杜仲を植えた地域の村では、ここ100年ぐらい枯れていた井⼾から⽔が出た、という話もあります。こういった森を増やすためにも、『トチュウエラストマー®』の⽤途を幅広く開拓し、⽣産量を増やす。その結果、必要となる原料を採取するために杜仲の⽊をどんどん植えていけば、今は褐⾊の⼤地が緑豊かな森林に変わる可能性があります。途⽅もない夢かもしれませんが、何とか実現させたい」と、中澤さんは将来の展望を語ってくれました。

写真6

⼤阪⼤学産学連携の拠点「テクノアライアンス棟」（左）、⼤阪⼤学内の薬⽤植物園の⼀角にある杜仲研究林（右）「攻め」の産学連携システム「産学連携、共同研究の阪⼤」と評される⼤阪⼤学との協働は、「トチュウエラストマー®」の実⽤化において非常に⼤きな役割を果たしました。
⼤阪⼤学は2006年、未来戦略の中で「IndustryonCampus」をキャッチフレーズに、産学連携での挑戦的な研究に取り組む⽅針を打ち出しました。2006年に企業の開発者と⼤学の研究者が継続的に協働できる場として「共同研究講座」（2018年7⽉現在65講座）を設置。2011年には企業の研究所
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⼤阪⼤学⼤学院⼯学研究科 教授

社会連携室 室⻑⽥中 敏嗣さんを学内に誘致し、⼈材育成も取り組む「協働研究所」（同16研究所）を設け、その専⽤拠点となるテクノアライアンス棟をキャンパス内に建設しています。
「中澤先⽣の取り組みは、素材開発の基礎研究から始まって商品化にまで⾄る理想的な事例です。しかも⼯学研究科だけでなく、学内では⻭学部との連携があり、さらには他⼤学との連携にも広がっています。⼀⽅では多くの学⽣、⼤学院⽣を受け⼊れて⼈材育成にも関わられています」と、⼤阪⼤学社会連携室室⻑の⽥中敏嗣さんは語ります。
「Hitz協働研究所は産学連携の広報活動にも協⼒してもらっています。他⼤学や政府関係者、企業などからの⾒学者が多数訪れますが、⾒学に来られた⽅に強い印象を残しているようです」 （⽥中さん）

写真8 杜仲の種⼦をモチーフにしたキャラクターと社会連携室の皆さん

この、中澤さんのHitz協働研究所での取り組みは、「多⾯的な産学連携への取り組み」として認められ、研究・イノベーション学会の2018年度学会賞を受賞しました。

お茶から樹脂研究へ、杜仲⼀筋の⼈⽣を歩むバイオ技術で産業開発ができる――。⼤学の指導教員の⾔葉に誘われて⽇⽴造船を選んだ中澤さんは⼊社早々、新しい事業開発に取り組むという⼤きな使命に⽴ち向かいます。
「波瀾万丈の幕開けは、その後の展開を暗⽰していたのでしょう。順調だった杜仲茶事業は譲渡され、仲間も移籍しました。
杜仲の樹脂研究をするため⼀⼈残った私は、早く成果を出すことを求められました」
⼤阪⼤学⼤学院⼯学研究科 特任教授
Hitz協働研究所 所⻑
中澤 慶久さん

けれども雌伏⼗年、持ち前の粘り強さが発揮されます。「何としても新素材開発をモノにして、新しい産業にする」。その思いで⼤阪⼤学に拠点を移してからは捲⼟重来、めざましい成果を上げ、ついに「トチュウエラストマー®」の製品化にこぎつけました。

「トチュウエラストマー®」の可能性を引き出す
宇⼭さんにとって、「トチュウエラストマー®」の魅⼒は、分⼦量が⾼く⽴体構造が美しいことでした。⾃然界の中で酵素によって作られる構造は、⼈⼯的な化学合成では到達できない美しさを秘めていたのです。
「この魅⼒を何とか最⼤限に引き出すために、⾃分の知⾒を活かすなら、化学修飾（化学反応による機能付与）があると考えました」
⼤阪⼤学⼤学院⼯学研究科 教授
宇⼭ 浩さん

動的架橋法を⽤いてポリ乳酸を改質した結果、耐衝撃強度は最⼤25倍にまで向上。これによりゴルフボールのカバー⽤の素材として採⽤されたのです。
「あれだけの強烈な打撃に耐えられるのだから、必ず他にも⽤途があると考えています。材料科学のセレンディピティ（偶然の出合い）が、きっと新たな⽤途を教えてくれるはずです」

2種類の天然ゴムについて
天然ゴムは、植物の体内において⽣合成されます。ゴム成分を含む植物の中でも、⼯業原料として主に使われているのはアマゾン原産の灌⽊「パラゴムノキ（Hevea brasiliensis）」を改良したものです。
天然ゴムの成分は、イソプレン（CH 2 =C(CH 3 )CH=CH 2 ）のポリマー（重合体）、すなわちポリイソプレンです。
天然のポリイソプレンは、その結合様式によりシス型とトランス型の2種類に分けられます。
⼀般に「天然ゴム」という場合は、このシス型を意味します。トランス型から作られるゴムをガッタパーチャと呼びます。シス型とトランス型の違いは、その物理的性質に表れます。シス型からなる、いわゆる天然ゴムは非常に弾性に富んでいるのに対して、トランス型には弾性はありません。その代わりに硬くて強靭で、常温では樹脂のような性質を⽰します。
同じポリイソプレンでありながら、シス型とトランス型で⼤きな違いが⽣まれる理由は、その構造にあります。構
造図を⾒ればわかるように、シス型は分⼦が曲がっているのに対して、トランス型はまっすぐにつながっています。

図4

シス型ポリイソプレン（左）、トランス型ポリイソプレン（右）（資料提供︓Hitz協働研究所）

トランス型のように分⼦鎖が直線状に並ぶと、分⼦間⼒が⼤きく働くために分⼦同⼠の結合が強くなります。その結果、結晶性が⾼く、常温ではゴムではなく樹脂のような性質を⽰します。これに対してシス型のように分⼦鎖が曲がっていると、分⼦間⼒が弱くなり軟らかくなるのです。
このような「硬くて強靭で、常温では樹脂のような性質」を持つトランス型は、低温度での加⼯・成形が容易であり、⼯業⽤原料としての適性に富んでいます。改質のための添加剤や、柔軟性を与える可塑剤として活⽤が想定されます。
「トチュウエラストマー®」の特⻑をまとめると次のようになります。
1. 平均分⼦量100万以上の直鎖⾼分⼦
2. 独⾃で⾼い耐衝撃性や延伸性などの機能性
3. 既存ポリマーとの混練により、より⾼い耐衝撃性や延性などの機能性を付与可能
4. 低温度で形状を変えられる低温熱可塑性であり、架橋により形状記憶を有する（常温から加温で元の形に戻る）
5. 酵素重合反応により⽣合成されるため、副次的な化学構造が⽣成されない（混ざりものがない）
6. アレルゲンフリー
⽣物や細胞に変異を起こさせる性質や、⽪膚接触によるアレルギー反応を誘発する物質が無いため、医療材料産業やスポーツ産業などへの展開が期待されています。

「非可⾷性植物由来化学品製造プロセス技術開発」（2013〜2019年度）（NEDO内担当部署︓材料・ナノテクノロジー部）
将来的な⽯油資源の供給リスクの克服と持続可能な低炭素社会の実現を目指し、非⽯油由来原料である非可⾷性バイオマスを利⽤した化学品製造プロセスの研究開発を実施しています。
NEDOは、プロジェクトの実施に当たり、国際的な動向調査の実施、外部有識者の意⾒の取り込みを⾏い、その結果を研究開発テーマの絞込みやプロジェクトの運営管理に反映させることで、研究開発目標の早期達成を目指しています。
また、将来のユーザー形成に向けた取り組みとして、サンプル供給体制を整備し、ユーザー企業によるプロジェクト成果の評価や実⽤化の検討を実施しています。さらに、展⽰会への参加やシンポジウム・講演会の開催などを通じて、プロジェクトや研究開発成果の PR を積極的に⾏っています。
その結果、⽇⽴造船株式会社が開発した「トチュウエラストマー®」の実⽤化と「トチュウエラストマー®」を⽤いた⾼機能素材の製品化に貢献しました。

関連プロジェクト
植物機能改変技術実⽤化開発（1999〜2005年度）
植物の物質⽣産プロセス制御基盤技術開発（2002〜2009年度）
研究協⼒事業／⼯業原料植物トチュウを利⽤したトチュウエラストマー®の持続可能な⽣産技術開発（2008〜2009年度）
グリーン・サステイナブルケミカルプロセス基盤技術開発（2009〜2012年度）
研究協⼒事業／遺伝⼦組換えによる⾼分⼦ポリイソプレン⽣産植物の開発 （2011〜2012年度）
非可⾷性植物由来化学品製造プロセス技術開発（2013〜2016年度）