マイクロ波で環境にやさしい化学をつくり出せ 岡田 豊

生命科学部　応用化学科　岡田豊　教授

身近なプラスチック製品や薬を製造する化学工業は，便利さを生み出す反面，地球環境へ大きな負担をかけています。そのため，環境問題が深刻化する近年では，製造から廃棄まで環境への影響を最小限に抑える「グリーンケミストリー」への転換が強く求められています。

救世主は，電子レンジ！？

化学反応を進めるには，環境に有害な触媒や100℃以上の高温を用いることがよくあります。特に工業利用では，石油などを大量に燃焼させ，地球温暖化の一因となってしまいます。化学者として，環境への影響を気にしていた岡田先生は，10年前のある学会で画期的な研究に出会いました。なんと，電子レンジで使われる「マイクロ波」が，高温環境や触媒がなくても，短時間で反応を進められるというのです。
この夢のような話に興味を持った先生は，さっそく実験をしてみました。すると，五員環（C₅H₅）2枚が，鉄イオン（Fe²⁺）をサンドイッチ状に挟んだ形の「フェロセン」を含む反応に有効だとわかりました。五員環の1枚をベンゼン環（C₆H₆）に置換する反応で，2時間かかる実験がたったの2分。驚くべきことに，80℃で2時間加熱というエネルギーを削減できたのです。

しくみを解明すれば，「速く進む反応」が探せる

大きな可能性を秘めたマイクロ波ですが，化学反応を促進させるしくみが，まだわかっていません。反応メカニズムの解析を専門とする先生は，電子レンジで水分子を温めるのと同様に，マイクロ波がフェロセン分子に当たることで，「スーパーヒーティング」という局所的に一瞬数千℃にもなる現象が起こっていると考えています。水分子のようにプラスとマイナスに分極した化合物は，マイクロ波の磁力によって一方向に向こうとする際，マイクロ波の変化に追従できなくなり，エネルギーを吸収します。そのエネルギーが，運動エネルギーに変換されて極度の高温が生まれるのです。フェロセンも分極しているため，こう予測しているのですが，もし正確にこのしくみを解明できれば，促進効果がある化学反応を他にも探索できるかもしれません。

マイクロ波を環境技術の主役へ！

「化学の魅力は，効率のよい反応を発見すれば，世界中で工業的に利用できること」と語る先生。しくみの解明だけでなく，表面から2cmほどしか内部に届かないマイクロ波を工業的に活用するため，細い筒の中を流動させながら反応させる研究にも着手しています。しくみの解明にも工業化にも，まだ課題は残っていますが「発見次第で，ひとつの研究室からでも，世界を変えることができる」と，今日もフラスコを眺めています。