イオン液体
近年、石油資源の枯渇や環境への影響から、石油資源に代わる再生可能資源としてバイオマスの利用が注目されている。様々なバイオマスの中でも植物の細胞壁の主成分の一つであるセルロースが非可食性バイオマスとして注目されている。 セルロースはトウモロコシなどの可食性バイオマスと違い、食料として利用できないため、食料生産との競合が起こらないことが大きなメリットである。セルロースの用途にバイオ燃料(例えばバイオエタノール)が挙げられる。しかしその一方でセルロースは、分子同士の水素結合力が強く、溶解することが難しい。そのため、セルロースから燃料への生化学的・化学的な変換が困難である。
さらにセルロースは、繊維や膜などの再生可能材料として成形して使うことができる。セルロースを成形するためには一度溶解した後に析出させる必要がある(析出させたセルロースは再生セルロースと呼ばれる)。このとき上記と同様に、セルロースを溶解する困難さが問題となる。
上記の問題を解決する理想的な溶媒の一つとして、イオン液体が提案されている。初めてイオン液体でセルロースを溶解した例は 1934 年の Graenacher の特許まで遡る 。しかしその後、2002年にRogersらが再発見し学術論文として報告するまで、その事実は一度忘れ去られていた。Rogersらの論文の後の発展は凄まじく、様々なイオン液体が開発された。現在では、常温以下の温和な条件でセルロースを比較的迅速に溶解する優れた溶媒として認知されている。他の溶媒では高温や高 pH など苛烈な条件が必要であり、イオン液体を利用することで溶解のエネルギーコストを抑えられることや分子量の低下が抑えられることが、大きなメリットとして挙げられる。
イオン液体の生分解性の研究は、環境中へのイオン液体の蓄績を低減するために不可欠である。生分解性が高ければ、ヒトや動物に対するイオン液体への中長期暴露量を低減できる。一般的なイミダゾリウム系やピリジニウム系といったイオン液体では迅速な生分解(例えば5日間)は起こらない。その一方で、例えば28日間など中期では生分解性を示すことが分かっている。イオン液体の生分解性については、カチオンとアニオンのどちらともが重要であり、どちらか一方が変わるだけでも生分解性が変化する。面白いことに、ClアニオンからBrアニオンに変化させるだけで生分解性が向上する場合も報告されている。近年は高い生分解性を期待して天然由来成分のイオン液体(例えばコリンカチオンとカルボン酸アニオン、アミノ酸アニオンなど)を利用することも注目されている。