下水汚泥焼却灰からリン化成品を製造

産業技術総合研究所 触媒化学融合研究センター 永縄 友規 主任研究員、吉田 勝 研究センター長、材料・化学領域 佐藤 一彦 領域長補佐、地圏資源環境研究部門 森本 和也 上級主任研究員は、東京科学大学 中島 裕美子 教授、北海道大学 長谷川 淳也 教授（共に触媒化学融合研究センター 特定フェロー）と共に、安定なリン酸を直接的にエステル化する技術を開発しました。さらに、不純物を多く含む下水汚泥焼却灰から回収した粗リン酸のケミカルリサイクルに対してこの技術を適用し、難燃剤用途として有用なリン化成品であるリン酸トリブチルの合成に成功しました。

リンは、肥料や食品、医薬品など私たちを取り巻くさまざまな物質に含まれている元素ですが、日本ではリン化成品の原料となる黄リンが製造されておらず、現在ほぼ１００パーセント輸入に依存しています。近年、リン資源の経済安全保障上の重要性が高まっており、下水汚泥焼却灰や製鋼スラグに代表される国内の未利用リン資源の回収と有効活用が注目されています。

今回、ケイ素化合物であるテトラアルコキシシラン（ＴＲＯＳ）を用いて、リン酸を直接的にエステル化させる技術を開発しました。これまで、リン酸の直接的エステル化反応はほとんど例がなく、既存の報告もリン酸モノエステルやジエステルの合成に関するものでした。一方、今回の開発技術では、リン酸から一気に難燃剤や可塑剤として利用可能なリン酸トリエステルへと変換することが可能です。本技術を下水汚泥焼却灰から回収した粗リン酸に適用し、リン酸トリエステルの一種であり難燃剤として知られるリン酸トリブチルをグラムスケールで合成することに成功しました。

なお、この技術の詳細は、２０２４年１２月３日（中央ヨーロッパ時間）に「Ａｎｇｅｗａｎｄｔｅ Ｃｈｅｍｉｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｄｉｔｉｏｎ」に掲載されます。この論文は当該雑誌編集者によってＨｏｔ Ｐａｐｅｒに選出されています。