日本ゼオン
微生物用いた世界初のＣＮＴ製造法開発

日本ゼオン（豊嶋哲也社長）は、名古屋大学（所在地・名古屋市千種区、杉山直総長）大学院工学研究科の堀克敏教授の研究グループならびに名古屋大学発のベンチャー企業であるフレンドマイクローブ社（所在地・名古屋市千種区、蟹江純一社長）との共同研究により、カーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴ）を、微生物によって効率的に分解する世界で初の新手法を開発した。これまで炭素から構成される無機物のＣＮＴは、環境中で生分解されることがないと考えられてきたが、今回の結果はその考えを覆すものとなる。加えてＣＮＴの環境リスク軽減に向けての活路が見いだされたことによって、産業利用がさらに加速する成果が期待されている。

日本ゼオンでは長尺、大比表面積、高純度という特長を併せ持つ単層カーボンナノチューブ（以下、ＳＷＣＮＴ、製品名「ＺＥＯＮＡＮＯ」）を開発、２０１６年から山口県周南市で開設している徳山工場において、商業生産を行っている。

日本ゼオン、名古屋大学、フレンドマイクローブ社ではＣＮＴ、特にＳＷＣＮＴの生物学的分解に焦点を当て、１９年より共同で研究開発を推進。これまで、フェントン反応（過酸化水素と鉄イオンを反応させることにより、強力な酸化剤であるヒドロキシルラジカルを生成する化学反応。フェントン反応は、有機物の酸化分解や有害物質の無害化に使用され、環境工学や廃水処理などで重要な役割を果たす）を用いたＣＮＴ分解の報告は行われてきたが、今回はその知見を生かし、Ｓｈｅｗａｎｅｌｌａ属（シュエネラ属、主に水中環境に存在する細菌の一群。酸素不足の環境で金属イオンを電子受容体として利用することができる特長を持ち、環境汚染のバイオレメディエーションやバイオエネルギーの生成などに応用できる可能性を持つ）の細菌を利用したＳＷＣＮＴの効率的な生物学的分解法を開発した。Ｓｈｅｗａｎｅｌｌａ属の細菌は、無酸素条件下で鉄から鉄に還元し、有酸素条件下で酸素を過酸化水素に還元。フェントン反応を効率的に誘導する能力を備えている。今回はこれをＣＮＴの分解に応用し、９０日間で５６・３％を分解することが確認された。この結果は、Ｓｈｅｗａｎｅｌｌａ属によるフェントン反応が、幅広い条件下でのＣＮＴ分解に応用可能であることを示唆、ＣＮＴの新しい処理方法として期待されている。

今回の共同研究における３者の役割としては、日本ゼオンがＳＷＣＮＴの材料提供、材料における知見提供および化学分解ノウハウ、分解評価法ノウハウの共有を推進。名古屋大学では、微生物を使った新しい産業技術の開発と社会実装、フレンドマイクローブ社がカーボンナノチューブ管理策の実証を行った。

ＣＮＴの分解は、製造から廃棄までの全ライフサイクルにわたる管理策に直結することから、日本ゼオンでは、関係各署に対して分解の科学的根拠に基づいたＣＮＴ管理策の提案を行っており、ＣＮＴが管理可能な材料であるという知見は、大きな関心を集めていた。日本ゼオンはこれからも持続可能な地球と安心で快適な人々のくらしの実現に貢献する目的から、ＳＷＣＮＴの事業活動を推進していく。

今回の研究成果は、本年１１月３０日付けの国際学術雑誌「Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ　ｉｎ　Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ」にオンライン掲載された。