横浜ゴム バイオマス由来のゴムでタイヤを試作

横浜ゴムは2021年8月10日、国立研究開発法人の新エネルギー産業技術総合開発機構(NEDO)、産業技術総合研究所(産総研)、先端素材高速開発技術研究組合(ADMAT)との共同研究により、バイオエタノールからブタジエンを大量合成し、従来と同等の性能を持つ自動車用タイヤの試作など、一連のプロセスの実証に成功したと発表しました。

バイオマス由来のブタジエンゴムで試作した「ブルーアースGT AE51」

ブタジエンは、タイヤの主原料である合成ゴムは、化学原料として石油から生産されていますが、バイオマス(生物資源)から生成したブタジエンからタイヤを生産する技術を確立することで、石油への依存度低減によるCO2削減と持続可能な原料調達が促進されることになります。

今回のプロジェクトは、横浜ゴム、産総研、ADMATがNEDOの「超先端材料超高速開発基盤技術プロジェクト(超超PJ)」の委託事業として、超超PJが推進する「計算科学技術」、「プロセス技術」、「先端計測技術」の三位一体での開発により、バイオエタノールからブタジエンを高速かつ効率的に合成する技術開発に取り組んでいます。

2019年には触媒の配合状態や反応条件に関する大量のデータを取得・解析するハイスループットシステムとデータ駆動型学習、触媒インフォマティクスの活用により、当時では世界最高のブタジエンの収率(生成割合)を持つ触媒システムを開発。

さらに生成したブタジエンからブタジエンゴムの合成に成功しています。またこの知見を生かし、2020年にはより最適な触媒を検討し、2019年と比べて1.5倍のブタジエン収率を持つ世界最高の触媒システムの開発に成功しました。

今回の成果はこれをさらに進化させたもので、2020年に開発した高性能触媒システムを用いて反応システムのスケールアップを行ない、ブタジエンの大量生産とそれを原料にしたタイヤ製作までの一連のプロセスを実証しました。

今回の研究ではバイオエタノール処理量を約500倍にした大型触媒反応装置を設計・製作してバイオエタノールからのブタジエン大量合成を検討。反応条件の最適化や生成したブタジエンの捕集方法の改良により、約20kgのブタジエンの製造に成功しました。さらに、このブタジエンを蒸留精製により高純度化した後に、重合反応によって得られたブタジエンゴムを原料にして自動車用タイヤの試作にも成功しました。

大型触媒反応装置の設計・製作およびブタジエンの大量合成は産総研が、そして生成ブタジエンの蒸留による高純度化はADMATが行ない、横浜ゴムは高純度ブタジエンの重合によるゴム化およびそれを原料にしたタイヤ試作を担当しています。

試作タイヤはグランドツーリングタイヤ「ブルーアースGT AE51」の185/60R15サイズ。このタイヤのキャップトレッドとサイドウォールは、従来石油由来のゴムで製作されていましたが、今回の試作タイヤでは石油由来のゴムを全てバイオエタノール由来のブタジエンゴムと天然ゴムに変更したため、両部分のゴムは持続可能なゴム材料のみで構成されています。また、試作タイヤは従来の石油由来のゴムを使用した時と同等の材料性能を備えています。

タイヤは車の中で唯一路面と接する部分であり、安全性にも重要な役割を担い、中でもタイヤが路面と接触するキャップトレッドは路面からの衝撃や外傷からタイヤ内部を守るだけでなく、グリップや摩耗の抑制といったタイヤの性能にも大きく寄与し、ブタジエンゴムは摩耗の抑制に貢献します。またサイドウォールは走行時に最も変形が大きな部分のため、柔軟で変形に追随しやすいブタジエンゴムが使用されています。

NEDO 超先端材料超高速開発基盤技術プロジェクト 公式サイト

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