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高分子化学：エポキシアミン炭素繊維強化ポリマーのリサイクルのためのアセトリシス
Nature 642, 8068 doi: 10.1038/s41586-025-09067-y
炭素繊維強化ポリマー（CFRP）は、航空機や車両の軽量化の他、風力タービンブレード、輸送コンテナ、ガス貯蔵容器などで、世界的なエネルギー転換における多くの用途に用いられている。CFRPの製造に要する高いコストと大量のエネルギーを考慮すると、無損傷の炭素繊維とエポキシアミン樹脂成分を回収するリサイクル戦略が必要である。今回我々は、酢酸で、CFRPに用いられている脂肪族エポキシアミン熱硬化性樹脂と芳香族エポキシアミン熱硬化性樹脂の両方が回収可能な単量体まで効率よく解重合され、元の状態の炭素繊維が得られることを示す。複数部門から排出された材料の分解によって、この手法の広い適用可能性が実証されており、クリーンな繊維は2時間の反応で得られた。最適条件は80.0 gの使用済みCFRPまでスケールアップされ、リサイクル炭素繊維から実証用複合材料が作製された。このリサイクル炭素繊維はさらに2回リサイクルされたが、その強度は複数回のリサイクルを経てもずっと維持されていた。プロセスモデリングと技術経済的解析、そして風力タービンブレード廃棄物発生の情報に基づく原料コストから、この方法はコスト効率が高く、最低販売価格はリサイクル炭素繊維1 kg当たり1.50米ドルとなることが示された。一方、ライフサイクルアセスメントからは、プロセスにおける温室効果ガス排出量は新品炭素繊維の製造よりも約99％低いことが示された。全体的に見て、今回の手法は、クリーンで機械的に機能するリサイクル炭素繊維と、熱硬化性樹脂から回収可能な樹脂モノマーをもたらすことから、工業用CFRPのリサイクルを可能にする可能性がある。
