九州大学カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所（WPI-I2CNER）の貞清正彰助教、秦慎一学術研究員（当時）、東学テクニカルスタッフ、山内美穂教授の研究グループは、カルボン酸であるシュウ酸と水から電力を使ってアルコール様物質であるグリコール酸を連続的に合成する装置の開発に成功しました。
グリコール酸はエネルギー密度が高く安定な化合物であり、貯蔵や輸送が容易な次世代の燃料として期待されています。また、ピーリング剤や生分解性ポリマーの原料として工業的にも広く使われている物質です。一方、シュウ酸は大気中のCO2を吸収して成長する植物から得ることができます。従来のグリコール酸の合成プロセスは、高温高圧条件を必要とするか、環境汚染物質となる有機物や塩の排出を伴います。本研究では、電力のみを使ってシュウ酸からグリコール酸を連続的に製造する装置の開発に成功しました。この技術により、効率的なグリコール酸の製造が可能になるだけでなく、再生可能エネルギーによって作られる電気エネルギーを貯蔵性及び輸送性に優れたグリコール酸に直接的に貯められるようになると期待されます。同研究グループは、これまでに、二酸化チタン触媒がシュウ酸からの電気化学的なグリコール酸合成に有効であることを発見しました。本研究では、新たに基質透過性を持つ膜-電極接合体とそれを使った、固体高分子型グリコール酸電解合成装置を作製し、この装置を用いることで、不純物を添加せずにシュウ酸からグリコール酸を連続的に製造することに世界で初めて成功しました。
本研究の主たる成果は、科学技術振興機構 CREST 研究領域「再生可能エネルギーからのエネルギーキャリアの製造とその利用のための革新的基盤技術の創出」（課題番号：JPMJCR1542、研究課題：ナノハイブリッド材料創製に基づくクリーンアルコール合成システムのデザインと構築、研究代表者：山内美穂）の支援により得られたものです。本研究成果は、2017年12月12日（火）に国際科学誌Natureの姉妹紙であるオンラインジャーナル『Scientific Reports』で公開されました。
（参考図）本研究で開発された固体高分子型アルコール電解合成装置の概略図。陰極上でのカルボン酸の還元によりアルコールが生成する。
Title: Sharing Information for "Electrochemical Production of Glycolic Acid from Oxalic Acid Using a Polymer Electrolyte Alcohol Electrosynthesis Cell Containing a Porous TiO 2 Catalyst"
Authors: Masaaki Sadakiyo, Shinichi Hata, Xuedong Cui, Miho Yamauchi
DOI: 10.1038/s41598-017-17036-3
Published online: 12 December 2017
