横浜ゴム、バイオマス由来の「ブタジエンゴム」を使った試作タイヤの開発に成功

持続可能な原料調達を可能にすることでCO2削減を促進

　横浜ゴムは8月10日、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）、国立研究開発法人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および一連のプロセスの実証に成功したと発表した。

　ブタジエンは現在、タイヤの主原料である合成ゴムなどの重要な化学原料として石油から生産されているが、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が確立されれば、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。

　そこで横浜ゴム、産総研、ADMATは、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着手。

　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、当時世界最高のブタジエン収率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。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ている。

　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。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、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。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、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成功したという。

　なお、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、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。

　試作タイヤはグランドツーリングタイヤ「BluEarth-GT AE51」の185/60R15サイズで、このタイヤのキャップトレッドとサイドウォールは、これまで石油由来のゴムで製作されていたが、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ことで、両部分のゴムは持続可能なゴム材料のみで構成。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有してるという。

　タイヤはクルマ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う。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するだけでなく、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を使用したとしている。