JP4063738B2 - Polyurethane decomposition method - Google Patents
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Description
本発明は、様々な工業製品等に含まれるポリウレタンを分解処理する際に適用されるポリウレタン分解方法及びポリウレタン分解剤、並びにポリウレタン含有廃棄物を分解処理する際に適用されるポリウレタン含有廃棄物処理方法及びポリウレタン含有廃棄物処理剤、さらにポリウレタンを分解処理するポリウレタン分解装置に関する。 The present invention relates to a polyurethane decomposing method and a polyurethane decomposing agent applied when decomposing a polyurethane contained in various industrial products, and a polyurethane-containing waste treating method applied when decomposing a polyurethane-containing waste. And a polyurethane-containing waste treating agent, and a polyurethane decomposing apparatus for decomposing the polyurethane.
ポリウレタンは、主鎖中にウレタン結合(-NHCOO-)を有する高分子物質の総称であり、ポリオールとポリイソシアネートとの付加重合により合成されるものである。ポリウレタンは、ポリオールの種類によってエステル型ポリウレタンとエーテル型ポリウレタンとに大別される。 Polyurethane is a general term for polymer substances having a urethane bond (—NHCOO—) in the main chain, and is synthesized by addition polymerization of a polyol and a polyisocyanate. Polyurethanes are roughly classified into ester-type polyurethanes and ether-type polyurethanes depending on the type of polyol.
また、ポリウレタンは、例えば、自動車等のシート、衣類の繊維、靴のクッション、接着剤及び塗料等の工業製品に広く使用されている。ポリウレタンを含む工業製品の製造過程、或いは、不要となった工業製品自体は、ポリウレタン含有廃棄物として何らかの処理を経なければならない。例えば、ポリウレタン含有廃棄物は、焼却処理、化学的分解処理或いは生分解処理等によって減容化され、最終的に廃棄される。 Polyurethanes are widely used in industrial products such as seats for automobiles, clothing fibers, shoe cushions, adhesives and paints. The manufacturing process of industrial products containing polyurethane, or the industrial products themselves that are no longer necessary, must undergo some kind of treatment as polyurethane-containing waste. For example, polyurethane-containing waste is reduced in volume by incineration, chemical decomposition, biodegradation, or the like, and finally discarded.
ポリウレタンの生分解処理としては、一般に、エステル型ポリウレタンがエーテル型ポリウレタンと比較して容易に分解されうることから、エステル型ポリウレタンを対象として所定の菌を用いて行っている。例えば、特許文献1及び特許文献2には、細菌が生産する酵素(エステラーゼ)が、エステル型ポリウレタンのエステル結合を切断し、分解する技術(微生物、酵素)が開示されている。一方、特許文献3には、ダイオキシン分解方法として、マンガンペルオキシダーゼを用いる方法が開示されている。
In general, the biodegradation treatment of polyurethane is performed using a predetermined bacterium for ester polyurethane because ester polyurethane can be easily decomposed compared to ether polyurethane. For example,
なお、エーテル型ポリウレタンは、分子中にエーテル結合やウレタン結合といった自然界にはあまり存在していない結合を有しているため、難分解性であることが知られている。エーテル型ポリウレタンを分解処理するための有効な方法としては特に知られていないのが現状である。
そこで、本発明は、上述したような実状に鑑み、ポリウレタンを効率よく分解できるポリウレタン分解方法及び分解剤、並びにポリウレタン含有廃棄物処理方法及び処理剤、さらにポリウレタン分解装置を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the actual situation as described above, an object of the present invention is to provide a polyurethane decomposing method and decomposing agent that can efficiently decompose polyurethane, a polyurethane-containing waste processing method and treating agent, and a polyurethane decomposing apparatus. .
上述した目的を達成するため、本発明者が鋭意検討した結果、マンガン(III)と不飽和脂肪酸の存在下においてポリウレタン分解が効率よく進行することを見出し本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、マンガン(III)と不飽和脂肪酸の存在下で、ポリウレタンを分解することを特徴とするポリウレタン分解方法である。不飽和脂肪酸としては、例えばリノール酸を用いることができる。
As a result of intensive studies by the present inventor in order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have found that polyurethane decomposition proceeds efficiently in the presence of manganese (III) and an unsaturated fatty acid, thereby completing the present invention.
That is, the present invention is a polyurethane decomposing method characterized by decomposing a polyurethane in the presence of manganese (III) and an unsaturated fatty acid. As the unsaturated fatty acid, for example, linoleic acid can be used.
さらに、本発明は、反応系に有機溶媒を共存させることを特徴とする上記ポリウレタン分解方法である。有機溶媒としては、例えばエタノール又はアセトンを用いることができる。
さらに、本発明は、上記マンガン(III)はマンガンペルオキシダーゼの作用によりマンガン(II)が酸化されたものであることを特徴とする上記ポリウレタン分解方法である。
Furthermore, the present invention is the above-described polyurethane decomposition method, wherein an organic solvent is allowed to coexist in the reaction system. As the organic solvent, for example, ethanol or acetone can be used.
Furthermore, the present invention is the above-described method for decomposing a polyurethane, wherein the manganese (III) is obtained by oxidizing manganese (II) by the action of manganese peroxidase.
さらに、本発明は、分解対象のポリウレタンがエーテル型ポリウレタンを主成分とすることを特徴とする上記ポリウレタン分解方法である。
さらに、本発明は、マンガン(III)と不飽和脂肪酸とを主成分とするポリウレタン分解剤である。不飽和脂肪酸としては、例えばリノール酸を用いることができる。
Furthermore, the present invention is the above-described polyurethane decomposing method, wherein the polyurethane to be decomposed comprises an ether type polyurethane as a main component.
Furthermore, the present invention is a polyurethane decomposing agent mainly composed of manganese (III) and an unsaturated fatty acid. As the unsaturated fatty acid, for example, linoleic acid can be used.
さらに、本発明は、有機溶媒を更に含むことを特徴とする上記ポリウレタン分解剤である。有機溶媒としては、例えばエタノール又はアセトンを用いることができる。
さらに、本発明は、マンガンペルオキシダーゼを更に含むことを特徴とする上記ポリウレタン分解剤である。
Furthermore, the present invention is the above-described polyurethane decomposing agent, further comprising an organic solvent. As the organic solvent, for example, ethanol or acetone can be used.
Furthermore, the present invention is the above-described polyurethane decomposing agent further comprising manganese peroxidase.
さらに、本発明は、マンガン(III)と不飽和脂肪酸の存在下で処理することを特徴とするポリウレタン含有廃棄物処理方法である。不飽和脂肪酸としては、例えばリノール酸を用いることができる。 Furthermore, the present invention is a polyurethane-containing waste treatment method characterized by treatment in the presence of manganese (III) and an unsaturated fatty acid. As the unsaturated fatty acid, for example, linoleic acid can be used.
さらに、本発明は、反応系に有機溶媒を共存させることを特徴とする上記ポリウレタン含有廃棄物処理方法である。有機溶媒としては、例えばエタノール又はアセトンを用いることができる。 Furthermore, the present invention is the above polyurethane-containing waste treatment method, wherein an organic solvent is allowed to coexist in the reaction system. As the organic solvent, for example, ethanol or acetone can be used.
さらに、本発明は、上記マンガン(III)はマンガンペルオキシダーゼの作用によりマンガン(II)が酸化されたものであることことを特徴とする上記ポリウレタン含有廃棄物処理方法である。 Furthermore, the present invention provides the above-mentioned method for treating a polyurethane-containing waste, wherein the manganese (III) is obtained by oxidizing manganese (II) by the action of manganese peroxidase.
さらに、本発明は、分解対象のポリウレタン含有廃棄物がエーテル型ポリウレタンを有することを特徴とする上記ポリウレタン含有廃棄物処理方法である。
さらに、本発明は、マンガン(III)と不飽和脂肪酸とを主成分とするポリウレタン含有廃棄物処理剤である。不飽和脂肪酸としては、例えばリノール酸を用いることができる。
Furthermore, the present invention is the above-described method for treating polyurethane-containing waste, wherein the polyurethane-containing waste to be decomposed has ether type polyurethane.
Furthermore, the present invention is a polyurethane-containing waste treatment agent mainly composed of manganese (III) and an unsaturated fatty acid. As the unsaturated fatty acid, for example, linoleic acid can be used.
さらに、本発明は、有機溶媒を更に含むことを特徴とする上記ポリウレタン含有廃棄物処理剤である。有機溶媒としては、例えばエタノール又はアセトンを用いることができる。
さらに、本発明は、マンガンペルオキシダーゼを更に含むことを特徴とする上記ポリウレタン含有廃棄物処理剤である。
Furthermore, the present invention is the above-mentioned polyurethane-containing waste treatment agent, further comprising an organic solvent. As the organic solvent, for example, ethanol or acetone can be used.
Furthermore, the present invention is the above-mentioned polyurethane-containing waste treatment agent further comprising manganese peroxidase.
さらに、本発明は、マンガン(III)と不飽和脂肪酸によりポリウレタンを分解する分解部と、上記分解部に対してマンガン(III)を供給する際の流路となるマンガン流路と、上記分解部で発生したマンガン(II)を回収し、回収したマンガン(II)を上記マンガン流路に対して供給するマンガン(II)供給部と、上記マンガン流路における上記分解部と上記マンガン(II)供給部との間に配設され、マンガンペルオキシダーゼの作用により上記マンガン(II)供給部から供給されたマンガン(II)をマンガン(III)に変換する酵素反応部とを備え、上記酵素反応部で変換されたマンガン(III)を、上記マンガン流路を介して上記分解部に対して供給する、ポリウレタン分解装置である。 Furthermore, the present invention includes a decomposition part that decomposes polyurethane with manganese (III) and unsaturated fatty acid, a manganese flow path that becomes a flow path when supplying manganese (III) to the decomposition part, and the decomposition part Recovering manganese (II) generated in the process, supplying the recovered manganese (II) to the manganese flow path, supplying the decomposition section and manganese (II) supply in the manganese flow path And an enzyme reaction part that converts manganese (II) supplied from the manganese (II) supply part into manganese (III) by the action of manganese peroxidase, and converts in the enzyme reaction part A polyurethane decomposing apparatus for supplying the manganese (III) thus produced to the decomposing portion via the manganese flow path.
さらに、本発明は、上記分解部に対して不飽和脂肪酸を供給する不飽和脂肪酸供給部を更に備えることを特徴とする上記ポリウレタン分解装置である。
さらに、本発明は、上記不飽和脂肪酸はリノール酸であることを特徴とする上記ポリウレタン分解装置である。
Further, the present invention is the polyurethane decomposing apparatus, further comprising an unsaturated fatty acid supply unit that supplies unsaturated fatty acid to the decomposition unit.
Furthermore, the present invention is the above-described polyurethane decomposing apparatus, wherein the unsaturated fatty acid is linoleic acid.
さらに、本発明は、上記酵素反応部はマンガンペルオキシダーゼを充填したカラムであることを特徴とする上記ポリウレタン分解装置である。
さらに、本発明は、上記分解部に有機溶媒を存在させることを特徴とする上記ポリウレタン分解装置である。有機溶媒としては、例えばエタノール又はアセトンを用いることができる。
さらに、本発明は、分解対象のポリウレタンがエーテル型ポリウレタンを主成分とすることを特徴とする上記ポリウレタン分解装置である。
Furthermore, the present invention is the above polyurethane decomposing apparatus, wherein the enzyme reaction part is a column filled with manganese peroxidase.
Furthermore, the present invention provides the polyurethane decomposing apparatus, wherein an organic solvent is present in the decomposing part. As the organic solvent, for example, ethanol or acetone can be used.
Furthermore, the present invention is the above-described polyurethane decomposing apparatus, wherein the polyurethane to be decomposed comprises an ether type polyurethane as a main component.
本発明に係るポリウレタン分解方法及び分解剤よれば、ポリウレタンを効率よく分解することができる。また、本発明に係るポリウレタン含有廃棄物処理方法及び処理剤によれば、ポリウレタンを含む廃棄物を効率よく処理することができる。 According to the polyurethane decomposing method and the decomposing agent according to the present invention, polyurethane can be decomposed efficiently. Moreover, according to the polyurethane containing waste processing method and processing agent which concern on this invention, the waste containing a polyurethane can be processed efficiently.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係るポリウレタン分解方法(以下、単にポリウレタン分解方法と呼ぶ)は、マンガン(III)(以下、Mn(III)と呼ぶ)と不飽和脂肪酸の存在下で、ポリウレタンを含有する対象物を処理する方法である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The polyurethane decomposing method according to the present invention (hereinafter simply referred to as polyurethane decomposing method) treats an object containing polyurethane in the presence of manganese (III) (hereinafter referred to as Mn (III)) and an unsaturated fatty acid. It is a method to do.
ポリウレタン分解方法においてMn(III)は、金属塩として添加することができる。Mn(III)の金属塩としては、例えば硫酸マンガン(III)、二リン酸マンガン(III)、アセチルアセトンマンガン(III)塩及び酢酸マンガン(III)が挙げられる。ポリウレタン分解方法においてMn(III)濃度は、20〜400mM、好ましくは50〜200mMとすることが好ましい。 In the polyurethane decomposing method, Mn (III) can be added as a metal salt. Examples of the metal salt of Mn (III) include manganese sulfate (III), manganese diphosphate (III), acetylacetone manganese (III) salt and manganese acetate (III). In the polyurethane decomposing method, the Mn (III) concentration is 20 to 400 mM, preferably 50 to 200 mM.
また、ポリウレタン分解方法においては、不飽和脂肪酸として、リノール酸を使用することができる。リノール酸以外の不飽和脂肪酸としては、例えば、リノレン酸及びアラキドン酸を使用することができる。
ポリウレタンの分解方法において、リノール酸を用いる場合、例えば、リノール酸濃度を1〜40mM、好ましくは5〜20mMとすることが好ましい。
In the polyurethane decomposition method, linoleic acid can be used as the unsaturated fatty acid. As unsaturated fatty acids other than linoleic acid, for example, linolenic acid and arachidonic acid can be used.
In the polyurethane decomposition method, when linoleic acid is used, for example, the linoleic acid concentration is preferably 1 to 40 mM, preferably 5 to 20 mM.
さらに、ポリウレタン分解方法においては、Mn(III)及び不飽和脂肪酸の他に、有機溶媒を存在させ、ポリウレタンを含有する分解対象を処理することもできる。
ポリウレタンは、疎水性物質である。そのため有機溶媒中では、ポリウレタンと反応基質との親和性が増幅し、接触効率が増加する。従って、有機溶媒を存在させて処理することによって、ポリウレタン分解反応速度を向上させることができる。ポリウレタン分解方法においては、有機溶媒として、例えば、エタノール、アセトン、メタノール、プロパノール及びブタノールを使用することができる。また、ポリウレタン分解方法において有機溶媒の濃度は、15〜65%、好ましくは20〜40%とすることが好ましい。
Furthermore, in the polyurethane decomposition method, in addition to Mn (III) and unsaturated fatty acid, an organic solvent can be present to treat the decomposition target containing polyurethane.
Polyurethane is a hydrophobic material. Therefore, in the organic solvent, the affinity between the polyurethane and the reaction substrate is amplified, and the contact efficiency is increased. Therefore, the polyurethane decomposition reaction rate can be improved by processing in the presence of an organic solvent. In the polyurethane decomposing method, for example, ethanol, acetone, methanol, propanol and butanol can be used as the organic solvent. In the polyurethane decomposition method, the concentration of the organic solvent is 15 to 65%, preferably 20 to 40%.
一方、ポリウレタン分解方法においては、ポリウレタン分解反応系によりMn(III)が還元されてマンガン(II)(以下Mn(II)と呼ぶ)が発生する。この発生したMn(II)をマンガンペルオキシダーゼ(以下、MnPと呼ぶ)の作用によりMn(III)に酸化することができる。 On the other hand, in the polyurethane decomposing method, Mn (III) is reduced by the polyurethane decomposing reaction system to generate manganese (II) (hereinafter referred to as Mn (II)). The generated Mn (II) can be oxidized to Mn (III) by the action of manganese peroxidase (hereinafter referred to as MnP).
図1にマンガン、不飽和脂肪酸、ポリウレタン及びMnPの反応を示す概略図を示す。図1において、反応系(1)はポリウレタン分解反応系であり、反応系(2)は、MnPの作用によるMn(II)のMn(III)への酸化反応系である。図1に示すように、反応系(2)においては、過酸化水素(以下、H2O2と呼ぶ)の存在下で、MnPはMn(II)のMn(III)への酸化を触媒する。従って、反応系(2)がポリウレタン分解方法に含まれることで、マンガン(以下、Mnと呼ぶ)をリサイクルすることができ、さらに初期Mn(III)投入量を低減することができる。 FIG. 1 shows a schematic diagram showing the reaction of manganese, unsaturated fatty acid, polyurethane and MnP. In FIG. 1, the reaction system (1) is a polyurethane decomposition reaction system, and the reaction system (2) is an oxidation reaction system of Mn (II) to Mn (III) by the action of MnP. As shown in FIG. 1, in the reaction system (2), MnP catalyzes the oxidation of Mn (II) to Mn (III) in the presence of hydrogen peroxide (hereinafter referred to as H 2 O 2 ). . Therefore, when the reaction system (2) is included in the polyurethane decomposition method, manganese (hereinafter referred to as Mn) can be recycled, and the initial amount of Mn (III) input can be reduced.
ポリウレタン分解方法において使用するMnPとしては、Mn(II)のMn(III)への酸化を触媒する機能を有する限り、由来、精製度等に限定されない。すなわち、ポリウレタン分解方法においては、各種微生物由来のMnP、例えば、各種白色腐朽菌、Phanerochaete chrysosporium、Stropharia coronilla、Fomes sclerodermeus、Bjerkandera sp.、Ceriporiopsis subvermispora、Pleurotus ostreatus、Tramates rersicolor、Aureobasidium pullulans、Lentina edodes及びPanus tigrinus由来のMnP等を使用することができる。ポリウレタン分解方法においてMnPを使用する場合、MnPの濃度を好ましくは0.05〜2U/ml、より好ましくは、0.1〜0.5U/mlとすることが好ましい。 The MnP used in the polyurethane decomposing method is not limited to the origin and the degree of purification as long as it has a function of catalyzing the oxidation of Mn (II) to Mn (III). That is, in the polyurethane degradation method, MnP derived from various microorganisms, for example, various white-rot fungi, Phanerochaete chrysosporium, Stropharia coronilla, Fomes sclerodermeus, Bjerkandera sp. MnP derived from tigrinus can be used. When MnP is used in the polyurethane decomposing method, the concentration of MnP is preferably 0.05 to 2 U / ml, more preferably 0.1 to 0.5 U / ml.
ポリウレタンの分解方法において、MnPを用いる場合、H2O2の存在下でMn(II)と接触できる状態であればよく、例えば、Mn(III)及び不飽和脂肪酸とともに存在させてもよい。しかしながら、下記の実施例で示すように、不飽和脂肪酸としてリノール酸とMnPを共存させると、MnPの活性は低下する。従って、ポリウレタンの分解方法において、不飽和脂肪酸としてリノール酸及びMnPを用いる場合には、リノール酸とMnPとが接触しないことが好ましい。 In the method for decomposing polyurethane, when MnP is used, it may be in a state where it can be brought into contact with Mn (II) in the presence of H 2 O 2. For example, it may be present together with Mn (III) and an unsaturated fatty acid. However, as shown in the Examples below, when linoleic acid and MnP coexist as unsaturated fatty acids, the activity of MnP decreases. Accordingly, when linoleic acid and MnP are used as unsaturated fatty acids in the method for decomposing polyurethane, it is preferable that linoleic acid and MnP do not contact each other.
MnPの作用によるMn(II)のMn(III)への酸化反応系は、例えばMnP及びH2O2並びにその他の成分を適当なバッファー等に混合することによって調製することができる。次いで調製した上記酸化反応系にポリウレタン分解反応系で発生したMn(II)を添加する。 An oxidation reaction system of Mn (II) to Mn (III) by the action of MnP can be prepared, for example, by mixing MnP, H 2 O 2 and other components in an appropriate buffer or the like. Next, Mn (II) generated in the polyurethane decomposition reaction system is added to the prepared oxidation reaction system.
このとき、上記酸化反応系の温度は、20〜50℃、好ましくは30〜40℃とすることが好ましい。また、上記酸化反応系のpHは、3〜8、好ましくは3.5〜6.5、より好ましくは4〜5の範囲に維持することが好ましい。さらに、上記酸化反応系に含まれる対象のMn(II)の濃度は、0.1〜10mM、好ましくは0.5〜2mMの範囲に維持することが好ましい。 At this time, the temperature of the oxidation reaction system is 20 to 50 ° C, preferably 30 to 40 ° C. The pH of the oxidation reaction system is preferably maintained in the range of 3 to 8, preferably 3.5 to 6.5, more preferably 4 to 5. Furthermore, the concentration of the target Mn (II) contained in the oxidation reaction system is preferably maintained in the range of 0.1 to 10 mM, preferably 0.5 to 2 mM.
一方、ポリウレタン分解方法では、ポリウレタンを含むものであれば如何なるものも対象物とすることができる。具体的に対象物としては、ポリウレタンを用いて製造された各種工業製品又はその廃棄物、或いは、当該工業製品及び廃棄物を前処理した処理物を挙げることができる。工業製品としては、例えば、自動車等のシート、衣類の繊維、靴のクッション、接着剤及び塗料等を挙げることができる。前処理としては、具体的に、工業製品等の対象物をシュレッダー等により粉砕する処理、加熱処理、加熱・加湿処理等を挙げることができる。 On the other hand, in the polyurethane decomposing method, any object containing polyurethane can be used as an object. Specific examples of the object include various industrial products manufactured using polyurethane or wastes thereof, or processed products obtained by pretreating the industrial products and wastes. Industrial products include, for example, automobile sheets, clothing fibers, shoe cushions, adhesives, paints, and the like. Specific examples of the pretreatment include a process of pulverizing an object such as an industrial product with a shredder or the like, a heat treatment, and a heating / humidification treatment.
ポリウレタン分解方法では、対象物を、上述したMn(III)及び不飽和脂肪酸を含むポリウレタン分解反応系に接触させることで、当該対象物に含まれるポリウレタンを分解することができる。ここで、ポリウレタン分解方法においては、ポリウレタンとして如何なるモノマー成分を有するポリウレタンをも分解することができるが、特に、分子中にエーテル結合を有するエーテル型ポリウレタンを効率よく分解することができる。 In the polyurethane decomposition method, the polyurethane contained in the object can be decomposed by bringing the object into contact with the above-described polyurethane decomposition reaction system containing Mn (III) and unsaturated fatty acid. Here, in the polyurethane decomposing method, polyurethane having any monomer component can be decomposed as polyurethane, but particularly ether type polyurethane having an ether bond in the molecule can be efficiently decomposed.
ポリウレタン分解反応系は、例えば、Mn(III)及び不飽和脂肪酸並びに有機溶媒及びMnP等のその他の成分を、適当なバッファー等に混合することによって調製することができる。調製したポリウレタン分解反応系に対象物を接触させる際には、ポリウレタン分解反応系に対象物を浸漬するだけでもよいし、ポリウレタン分解反応系に対象物が浸漬した状態で攪拌してもよい。 The polyurethane decomposition reaction system can be prepared, for example, by mixing Mn (III) and unsaturated fatty acid, an organic solvent, and other components such as MnP in an appropriate buffer. When the object is brought into contact with the prepared polyurethane decomposition reaction system, the object may be simply immersed in the polyurethane decomposition reaction system, or may be stirred while the object is immersed in the polyurethane decomposition reaction system.
このとき、ポリウレタン分解反応系の温度は、20〜50℃、好ましくは30〜40℃の範囲に維持することが好ましい。また、反応系のpHは、3〜8、好ましくは3.5〜6.5、より好ましくは4〜5の範囲に維持することが好ましい。さらに、ポリウレタン分解反応系に含まれる対象物の割合は、5〜50g/L、好ましくは5〜10g/Lの範囲に維持することが好ましい。 At this time, the temperature of the polyurethane decomposition reaction system is preferably maintained in the range of 20 to 50 ° C, preferably 30 to 40 ° C. The pH of the reaction system is preferably maintained in the range of 3 to 8, preferably 3.5 to 6.5, more preferably 4 to 5. Furthermore, the ratio of the object contained in the polyurethane decomposition reaction system is preferably maintained in the range of 5 to 50 g / L, preferably 5 to 10 g / L.
以上のようなポリウレタン分解方法によれば、対象物に含まれるポリウレタンを効率よく分解することができる。特に、ポリウレタン分解方法によれば、エーテル型ポリウレタンを効率よく分解することができる。また、ポリウレタン分解反応系に有機溶媒を加えた場合には、対象物に含まれるポリウレタンの分解反応速度を向上させることができる。さらに、ポリウレタン分解反応系とMnPによるMn(II)の酸化反応系を含む場合には、Mnをリサイクルすることができる。 According to the polyurethane decomposing method as described above, the polyurethane contained in the object can be efficiently decomposed. In particular, according to the polyurethane decomposing method, ether type polyurethane can be efficiently decomposed. Moreover, when an organic solvent is added to the polyurethane decomposition reaction system, the decomposition reaction rate of polyurethane contained in the object can be improved. Further, when a polyurethane decomposition reaction system and an oxidation reaction system of Mn (II) by MnP are included, Mn can be recycled.
さらに、以上で説明したポリウレタン分解方法を利用する本発明に係るポリウレタン分解装置(以下、単にポリウレタン分解装置と呼ぶ)は、図2に示すように、Mn(III)と不飽和脂肪酸によりポリウレタンを分解する分解部1と、分解部1に対してMn(III)を供給する際の流路となるMn流路2と、分解部1に対して、上述した不飽和脂肪酸を供給する不飽和脂肪酸供給部3と、不飽和脂肪酸供給部3から分解部1へ不飽和脂肪酸を供給する際の流路となる不飽和脂肪酸流路4と、分解部1で発生したMn(II)を回収するMn(II)回収部5と、Mn(II)回収部5に回収したMn(II)をMn流路2に対して供給するMn(II)供給部6と、Mn流路2における分解部1とMn(II)供給部6との間に配設され、MnPの作用によりMn(II)供給部6から供給されたMn(II)をMn(III)に変換する酵素反応部7とを備える。
Furthermore, the polyurethane decomposing apparatus according to the present invention that uses the polyurethane decomposing method described above (hereinafter simply referred to as the polyurethane decomposing apparatus) decomposes polyurethane with Mn (III) and unsaturated fatty acids as shown in FIG.
分解部1は、ポリウレタン分解方法を利用してMn(III)と不飽和脂肪酸によりポリウレタンを分解する部位である。分解部1としては、例えば、通気機能及び/又は攪拌機能を有するジャーファーメンターを使用できる。また、ジャーファーメンター以外に分解部1としては、例えば、通気・攪拌タンク、曝気槽及び通気・攪拌リアクターを使用できる。分解部1内部には、ポリウレタン分解反応系の成分であるMn(III)、不飽和脂肪酸及びポリウレタンを含む対象物、並びに有機溶媒等のその他の成分が含まれる。
なお、不飽和脂肪酸流路4は、Mn流路2における酵素反応部7に対して下流であって、かつ分解部1に対して上流に連結することもできる。
The
The unsaturated
酵素反応部7は、Mn流路2における分解部1とMn(II)供給部6との間に配設され、MnPの作用によりMn(II)供給部6から供給されたMn(II)をMn(III)に変換する部位である。図2に示す酵素反応部7は、MnPを充填したカラムである。上記カラム以外に酵素反応部7としては、例えば、MnPを充填したホローファイバー及びMnPを固定化したメソ多孔体が挙げられる。また、酵素反応部7に充填されるMnPは、H2O2の存在下でMn流路2から供給されたMn(II)と接触できる状態であればよく、多孔性セラミック、メソ多孔体及びオレフィン樹脂等の担体に固定化されたものであってもよいし、溶液として存在してもよい。溶液として存在する場合には、MnPの濃度を0.05〜2U/ml、好ましくは0.1〜0.5U/mlとすることが好ましい。
The
以上のように構成されたポリウレタン分解装置においては、図2に示す矢印8の一方向に、Mn流路2を介して酵素反応部7から分解部1へMn(III)が供給される。一方、図2に示す矢印9の一方向に、不飽和脂肪酸流路4を介して不飽和脂肪酸供給部3から分解部1へ不飽和脂肪酸が供給される。分解部1においては、供給されたMn(III)及び不飽和脂肪酸を利用したポリウレタン分解反応が生じ、ポリウレタン13を分解できる。この分解反応によって、分解部1内部にはMn(II)が発生する。発生したMn(II)は、図2に示す矢印10の一方向に、Mn流路2を介して分解部1からMn(II)回収部5に回収される。さらに、回収されたMn(II)は、図2に示す矢印11の一方向に、Mn流路2を介してMn(II)供給部6に供給される。次いで、Mn(II)は、図2に示す矢印12の一方向にMn流路2を介してMn(II)供給部6から酵素反応部7に供給される。酵素反応部7においては、MnPの作用によりMn(II)がMn(III)に酸化される。そして酸化されたMn(III)は、図2に示す矢印8の一方向に、Mn流路2を介して酵素反応部7から分解部1に供給されることとなる。このようにポリウレタン分解装置によれば、Mnをリサイクルすることができる。
In the polyurethane decomposing apparatus configured as described above, Mn (III) is supplied from the
一方、下記の実施例で示すように、不飽和脂肪酸としてリノール酸とMnPを共存させると、MnPの活性は低下する。しかしながら、ポリウレタン分解装置によれば、不飽和脂肪酸とMnPは接触しない。従って、不飽和脂肪酸によってMnPの活性が阻害されず、MnPの活性を維持することができる。 On the other hand, as shown in the Examples below, when linoleic acid and MnP coexist as unsaturated fatty acids, the activity of MnP decreases. However, according to the polyurethane decomposing apparatus, the unsaturated fatty acid and MnP do not come into contact with each other. Therefore, the activity of MnP is not inhibited by the unsaturated fatty acid, and the activity of MnP can be maintained.
なお、ポリウレタン分解装置において、Mn(II)回収部5とMn(II)供給部6とを1つにしてもよい。また、ポリウレタン分解装置において、分解部1に不飽和脂肪酸を予め充填している場合には、不飽和脂肪酸供給部3及び不飽和脂肪酸流路4を必要としない。
In the polyurethane decomposing apparatus, the Mn (II)
さらに、ポリウレタン分解装置中の分解部1を単独に使用してもよい。その場合には、分解部1にはポリウレタン分解反応系の成分であるMn(III)及び不飽和脂肪酸、並びに有機溶媒等のその他の成分が充填される。分解部1にポリウレタンを含む対象物を添加することで、対象物に含まれるポリウレタンを効率よく分解することができる。
Further, the
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。
〔実施例1〕
先ず、以下の組成の反応液を調製した。反応液の組成は、10mM酒石酸ナトリウムバッファー(pH4.5)、0.05% Tween20、Mn(III)を添加する時は200mMのMn(III)、リノール酸を添加する時は9mMのリノール酸とした。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, the technical scope of this invention is not limited to these Examples.
[Example 1]
First, a reaction solution having the following composition was prepared. The composition of the reaction solution was 200 mM Mn (III) when 10 mM sodium tartrate buffer (pH 4.5), 0.05
次に、50ml容チューブに反応液10mlを満たし、ポリウレタンシート(5cm×2cm)を約25mg添加した。そして、35℃、5日間浸盪し、反応させた。反応終了後、シートを取り出し、よく洗浄し、80℃で8時間乾燥させた後、重量を測定した。 Next, 10 ml of the reaction solution was filled in a 50 ml tube, and about 25 mg of a polyurethane sheet (5 cm × 2 cm) was added. Then, it was allowed to react by shaking for 5 days at 35 ° C. After completion of the reaction, the sheet was taken out, washed thoroughly, dried at 80 ° C. for 8 hours, and then weighed.
結果を図3に示す。なお、図3において、「Mn(III)/リノール酸」は反応液中にMn(III)及びリノール酸の双方を含むサンプルを用いた結果であり、「Mn(III)」は反応液中にMn(III)を含み、リノール酸を含まないサンプルを用いた結果であり、「対照」は反応液中にMn(III)もリノール酸も含まないサンプルを用いた結果である。また、図3における縦軸はポリウレタンシートの重量減少率を示している。
図3から判るように、Mn(III)を添加しただけでは、分解反応は進行しないが、Mn(III)及びリノール酸の双方を添加すると24%の分解率を示した。
The results are shown in FIG. In FIG. 3, “Mn (III) / linoleic acid” is a result of using a sample containing both Mn (III) and linoleic acid in the reaction solution, and “Mn (III)” is in the reaction solution. The result is obtained using a sample containing Mn (III) and not containing linoleic acid, and the “control” is the result obtained using a sample containing neither Mn (III) nor linoleic acid in the reaction solution. Moreover, the vertical axis | shaft in FIG. 3 has shown the weight decreasing rate of the polyurethane sheet.
As can be seen from FIG. 3, the decomposition reaction did not proceed only by adding Mn (III), but when both Mn (III) and linoleic acid were added, the decomposition rate was 24%.
〔実施例2〕
実施例2では、ポリウレタンシートの代わりにポリウレタンテストピースを用いて、分解反応を行った。
先ず、Mn(III)を添加する時は100mMのMn(III)としたこと以外は実施例1と同様にして反応液を調製した。
[Example 2]
In Example 2, the decomposition reaction was performed using a polyurethane test piece instead of the polyurethane sheet.
First, a reaction solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that Mn (III) was added to 100 mM Mn (III).
次に、50ml容チューブに反応液10mlを満たし、ポリウレタンテストピース(1cm角)を約50mg添加した。そして、50℃、5日間浸盪し、反応させた。反応終了後、テストピースを取り出し、よく洗浄し、80℃で8時間乾燥させた後、重量を測定した。 Next, 10 ml of the reaction solution was filled in a 50 ml tube, and about 50 mg of a polyurethane test piece (1 cm square) was added. And it was made to react by shaking for 5 days at 50 degreeC. After completion of the reaction, the test piece was taken out, washed thoroughly, dried at 80 ° C. for 8 hours, and then weighed.
結果を図4に示す。なお、図4において、「Mn(III)」は反応液中にMn(III)を含み、リノール酸を含まないサンプルを用いた結果であり、「対照」は反応液中にMn(III)もリノール酸も含まないサンプルを用いた結果であり、「Mn(III)/リノール酸」は反応液中にMn(III)及びリノール酸の双方を含むサンプルを用いた結果である。また、図4における縦軸はポリウレタンテストピースの重量減少率を示している。 The results are shown in FIG. In FIG. 4, “Mn (III)” is the result of using a sample containing Mn (III) and not containing linoleic acid, and “Control” is the result of using Mn (III) in the reaction solution. This is a result of using a sample not containing linoleic acid, and “Mn (III) / linoleic acid” is a result of using a sample containing both Mn (III) and linoleic acid in the reaction solution. Moreover, the vertical axis | shaft in FIG. 4 has shown the weight decreasing rate of the polyurethane test piece.
図4から判るように、ポリウレタンテストピースを対象物とした場合であっても、Mn(III)を添加しただけでは分解反応は進行せず、Mn(III)及びリノール酸の双方を添加すると16%の分解率を示した。 As can be seen from FIG. 4, even when a polyurethane test piece is used as an object, the decomposition reaction does not proceed only by adding Mn (III), and if both Mn (III) and linoleic acid are added, 16 % Decomposition rate.
〔実施例3〕
実施例3では、新たな反応液中に経時的に洗浄せずにポリウレタンテストピースを移した場合のポリウレタン分解反応を検討した。
先ず、以下の組成の反応液を調製した。反応液の組成は、10mM酒石酸ナトリウムバッファー(pH4.5)、0.05% Tween20、200mM Mn(III)及び9mMリノール酸とした。
Example 3
In Example 3, the polyurethane decomposition reaction in the case where the polyurethane test piece was transferred to a new reaction solution without washing with time was examined.
First, a reaction solution having the following composition was prepared. The composition of the reaction solution was 10 mM sodium tartrate buffer (pH 4.5), 0.05
次に、50ml容チューブに反応液10mlを満たし、ポリウレタンテストピース(1cm角)を約50mg添加した。そして、30℃で浸盪しながら反応させた。このとき、5日毎に、テストピースを取り出し、洗浄せずに、新たな上記反応液10mlを含む50ml容チューブに移し、引き続き30℃で浸盪しながら反応させた。 Next, 10 ml of the reaction solution was filled in a 50 ml tube, and about 50 mg of a polyurethane test piece (1 cm square) was added. And it was made to react, stirring at 30 degreeC. At this time, the test piece was taken out every 5 days, transferred to a 50 ml tube containing 10 ml of the above-mentioned reaction solution without washing, and subsequently reacted at 30 ° C. with stirring.
反応を45日間行い、1日目、3日目、5日目、7日目、10日目、14日目、21日目、25日目、30日目、35日目、40日目、及び45日目における重量を測定した。重量測定は、ポリウレタンテストピースを取り出した後、よく洗浄し80℃で8時間乾燥させた後に実施した。 The reaction was performed for 45 days, the 1st, 3rd, 5th, 7th, 10th, 14th, 21st, 25th, 30th, 35th, 40th, And the weight in the 45th day was measured. The weight measurement was performed after the polyurethane test piece was taken out, washed thoroughly and dried at 80 ° C. for 8 hours.
重量測定の結果から算出される重量変化率の経時的推移を図5に示す。また、図5において縦軸は重量変化率を示している。
図5から判るようにMn(III)及びリノール酸の双方を含む反応液にポリウレタンテストピースを添加することで、重量減少が開始直後から観察された。45日後には、ポリウレタンテストピースの原型は崩れ、90%以上の重量減少を示した。
FIG. 5 shows the time course of the weight change rate calculated from the results of the weight measurement. In FIG. 5, the vertical axis represents the rate of change in weight.
As can be seen from FIG. 5, when a polyurethane test piece was added to the reaction solution containing both Mn (III) and linoleic acid, a weight reduction was observed immediately after the start. After 45 days, the original polyurethane test piece collapsed, showing a weight loss of over 90%.
〔実施例4〕
実施例4では、反応液中に経時的にMn(III)及び/又はリノール酸を追添加した場合のポリウレタン分解反応を検討した。
先ず、実施例3と同様に反応液を調製した。次に、50ml容チューブに反応液10mlを満たし、ポリウレタンテストピース(1cm角)を約50mg添加した。そして、30℃で浸盪しながら反応させた。このとき、5日毎に、200mM Mn(III)及び/又は9mMリノール酸を追添加し、引き続き30℃で浸盪しながら反応させた。
Example 4
In Example 4, the polyurethane decomposition reaction when Mn (III) and / or linoleic acid was added to the reaction solution over time was examined.
First, a reaction solution was prepared in the same manner as in Example 3. Next, 10 ml of the reaction solution was filled in a 50 ml tube, and about 50 mg of a polyurethane test piece (1 cm square) was added. And it was made to react, stirring at 30 degreeC. At this time, 200 mM Mn (III) and / or 9 mM linoleic acid was added every 5 days, and the reaction was continued while stirring at 30 ° C.
反応を45日間行い、1日目、3日目、5日目、7日目、10日目、15日目、20日目、25日目、29日目、35日目、40日目、及び45日目における重量を測定した。重量測定は、ポリウレタンテストピースを取り出した後、よく洗浄し80℃で8時間乾燥させた後に実施した。 The reaction was carried out for 45 days, the 1st, 3rd, 5th, 7th, 10th, 15th, 20th, 25th, 29th, 35th, 40th, And the weight in the 45th day was measured. The weight measurement was performed after the polyurethane test piece was taken out, washed thoroughly and dried at 80 ° C. for 8 hours.
重量測定の結果から算出される重量変化率の経時的推移を図6に示す。なお、図6において、「Mn(III)&LA」はMn(III)及びリノール酸の双方を追添加したサンプルを用いた結果であり、「Mn(III)」はMn(III)のみを追添加したサンプルを用いた結果であり、「LA」はリノール酸のみを追添加したサンプルを用いた結果である。また、図6において縦軸は重量変化率を示している。 FIG. 6 shows the time course of the weight change rate calculated from the results of the weight measurement. In FIG. 6, “Mn (III) & LA” is the result of using a sample to which both Mn (III) and linoleic acid were added, and “Mn (III)” was added only to Mn (III). "LA" is a result using a sample to which only linoleic acid has been added. In FIG. 6, the vertical axis represents the rate of change in weight.
図6から判るように、Mn(III)及びリノール酸の双方の追添加のみならず、リノール酸のみの追添加でも、重量減少が経時的に観察された。Mn(III)及びリノール酸の双方の追添加のサンプルにおいては45日後には、リノール酸のみの追添加のサンプルにおいては40日後には、ポリウレタンテストピースの原型は崩れ、90%以上の重量減少を示した。 As can be seen from FIG. 6, weight loss was observed over time not only with the addition of both Mn (III) and linoleic acid but also with the addition of linoleic acid alone. After 45 days in the sample with both Mn (III) and linoleic acid added, after 40 days in the sample with only linoleic acid added, the original polyurethane test piece collapsed, resulting in a weight loss of 90% or more. showed that.
〔実施例5〕
実施例5では、反応液の組成において、酒石酸ナトリウムバッファーの代わりに乳酸ナトリウムバッファーを用いた場合のポリウレタン分解反応を検討した。
先ず、以下の組成の反応液を調製した。反応液の組成は、10mM乳酸ナトリウムバッファー(pH4.5)、0.05% Tween20、Mn(III)を添加する時は200mMのMn(III)、リノール酸を添加する時は9mMのリノール酸とした。
Example 5
In Example 5, the polyurethane decomposition reaction in the case of using a sodium lactate buffer instead of a sodium tartrate buffer in the composition of the reaction solution was examined.
First, a reaction solution having the following composition was prepared. The composition of the reaction solution was 200 mM Mn (III) when 10 mM sodium lactate buffer (pH 4.5), 0.05
次に、50ml容チューブに反応液10mlを満たし、ポリウレタンテストピース(1cm角)を約50mg添加した。そして、30℃で浸盪しながら反応させた。このとき、5日毎に、テストピースを取り出し、洗浄して、新たな反応液10mlを含む50ml容チューブに移し、引き続き30℃で浸盪しながら反応させた。 Next, 10 ml of the reaction solution was filled in a 50 ml tube, and about 50 mg of a polyurethane test piece (1 cm square) was added. And it was made to react, stirring at 30 degreeC. At this time, every 5 days, the test piece was taken out, washed, transferred to a 50 ml tube containing 10 ml of a new reaction solution, and subsequently reacted at 30 ° C. with stirring.
反応を42日間行い、3日目、7日目、10日目、14日目、17日目、20日目、24日目、28日目、30日目、35日目、38日目、及び42日目における重量を測定した。重量測定は、ポリウレタンテストピースを取り出した後、よく洗浄し80℃で8時間乾燥させた後に実施した。 The reaction was carried out for 42 days, and the 3rd, 7th, 10th, 14th, 17th, 20th, 24th, 28th, 30th, 35th, 38th, And the weight on the 42nd day was measured. The weight measurement was performed after the polyurethane test piece was taken out, washed thoroughly and dried at 80 ° C. for 8 hours.
重量測定の結果から算出される重量変化率の経時的推移を図7に示す。なお、図7において、「Mn(III)/LA」は反応液中にMn(III)及びリノール酸の双方を含むサンプルを用いた結果であり、「Mn(III)」は反応液中にMn(III)を含み、リノール酸を含まないサンプルを用いた結果であり、「LA」は反応液中にリノール酸を含み、Mn(III)を含まないサンプルを用いた結果であり、「対照」は反応液中にMn(III)もリノール酸も含まないサンプルを用いた結果である。また、図7において縦軸は重量変化率を示している。
図7から判るように、反応液中にMn(III)及びリノール酸の双方を含むサンプルにおいては30日後には、ポリウレタンテストピースの原型は崩れ、90%以上の重量減少を示した。
FIG. 7 shows the time course of the weight change rate calculated from the results of the weight measurement. In FIG. 7, “Mn (III) / LA” is a result of using a sample containing both Mn (III) and linoleic acid in the reaction solution, and “Mn (III)” is Mn in the reaction solution. (III) is a result using a sample not containing linoleic acid, `` LA '' is a result using a sample containing linoleic acid in the reaction solution and not containing Mn (III), and `` control '' Is the result of using a sample containing neither Mn (III) nor linoleic acid in the reaction solution. In FIG. 7, the vertical axis represents the rate of change in weight.
As can be seen from FIG. 7, in the sample containing both Mn (III) and linoleic acid in the reaction solution, after 30 days, the original polyurethane test piece collapsed and showed a weight loss of 90% or more.
これらの結果から、反応液中に含まれるバッファーとして酒石酸ナトリウムバッファーと同様に乳酸ナトリウムバッファーでも、ポリウレタン分解反応が効率的に行われることが示された。 From these results, it was shown that the polyurethane decomposition reaction was efficiently carried out with a sodium lactate buffer as well as a sodium tartrate buffer as a buffer contained in the reaction solution.
〔実施例6〕
実施例6では、リノール酸以外の不飽和脂肪酸の種類について検討した。
先ず、以下の組成の反応液を調製した。反応液の組成は、10mM酒石酸ナトリウムバッファー(pH4.5)、0.05% Tween20、Mn(III)を添加する時は200mMのMn(III)、各種不飽和脂肪酸を添加する時は9mMの不飽和脂肪酸とした。
Example 6
In Example 6, the types of unsaturated fatty acids other than linoleic acid were examined.
First, a reaction solution having the following composition was prepared. The composition of the reaction solution is 10 mM sodium tartrate buffer (pH 4.5), 0.05
次に、50ml容チューブに反応液10mlを満たし、ポリウレタンテストピース(1cm角)を約50mg添加した。そして、30℃で11日間浸盪しながら反応させた。このとき、1日目、3日目、5日目、7日目及び11日目における重量を測定した。重量測定は、ポリウレタンテストピースを取り出した後、よく洗浄し80℃で8時間乾燥させた後に実施した。 Next, 10 ml of the reaction solution was filled in a 50 ml tube, and about 50 mg of a polyurethane test piece (1 cm square) was added. And it was made to react, stirring for 11 days at 30 degreeC. At this time, the weight on the 1st day, the 3rd day, the 5th day, the 7th day, and the 11th day was measured. The weight measurement was performed after the polyurethane test piece was taken out, washed thoroughly and dried at 80 ° C. for 8 hours.
重量測定の結果から算出される重量変化率の経時的推移を図8に示す。なお、図8において、「Mn(III)/オレイン酸」は反応液中にMn(III)及びオレイン酸の双方を含むサンプルを用いた結果であり、「オレイン酸」は反応液中にオレイン酸を含み、Mn(III)を含まないサンプルを用いた結果であり、「Mn(III)/リノレン酸」は反応液中にMn(III)及びリノレン酸の双方を含むサンプルを用いた結果であり、「リノレン酸」は反応液中にリノレン酸を含み、Mn(III)を含まないサンプルを用いた結果であり、「Mn(III)/アラキドン酸」は反応液中にMn(III)及びアラキドン酸の双方を含むサンプルを用いた結果であり、「対照」は反応液中にMn(III)も不飽和脂肪酸も含まないサンプルを用いた結果である。また、図8において縦軸は重量変化率を示している。 FIG. 8 shows the time course of the weight change rate calculated from the results of the weight measurement. In FIG. 8, “Mn (III) / oleic acid” is the result of using a sample containing both Mn (III) and oleic acid in the reaction solution, and “oleic acid” is the result of using oleic acid in the reaction solution. Is the result using a sample that does not contain Mn (III), and "Mn (III) / linolenic acid" is the result using a sample containing both Mn (III) and linolenic acid in the reaction solution. , “Linolenic acid” is the result of using a sample containing linolenic acid in the reaction solution and not containing Mn (III), and “Mn (III) / arachidonic acid” is the result of using Mn (III) and arachidone in the reaction solution. The result is obtained using a sample containing both acids, and the “control” is the result obtained using a sample containing neither Mn (III) nor unsaturated fatty acid in the reaction solution. In FIG. 8, the vertical axis indicates the weight change rate.
図8から判るように、Mn(III)と共存してポリウレタンを分解する不飽和脂肪酸は、リノール酸以外にはリノレン酸及びアラキドン酸が考えられた。一方、図8から判るように、不飽和脂肪酸としてオレイン酸を用いた場合には、ポリウレタンはほとんど分解されなかった。 As can be seen from FIG. 8, linolenic acid and arachidonic acid were considered as unsaturated fatty acids that decompose polyurethane together with Mn (III) in addition to linoleic acid. On the other hand, as can be seen from FIG. 8, when oleic acid was used as the unsaturated fatty acid, the polyurethane was hardly decomposed.
〔実施例7〕
実施例7では、有機溶媒中でのポリウレタン分解反応を検討した。
先ず、以下の組成の反応液を調製した。反応液の組成は、10mM酒石酸ナトリウムバッファー(pH4.5)、0.05% Tween20、Mn(III)を添加する時は200mMのMn(III)、リノール酸を添加する時は9mMのリノール酸とした。さらに、有機溶媒エタノール又はアセトンを添加する時は、30%又は70%とした。
次に、50ml容チューブに反応液10mlを満たし、ポリウレタンテストピース(1cm角)を約50mg添加した。そして、30℃で浸盪しながら反応させた。
Example 7
In Example 7, the polyurethane decomposition reaction in an organic solvent was examined.
First, a reaction solution having the following composition was prepared. The composition of the reaction solution was 200 mM Mn (III) when 10 mM sodium tartrate buffer (pH 4.5), 0.05
Next, 10 ml of the reaction solution was filled in a 50 ml tube, and about 50 mg of a polyurethane test piece (1 cm square) was added. And it was made to react, stirring at 30 degreeC.
エタノールを含む反応液を用いた実験では、反応を8日間行い、1日目、3日目及び8日目における重量を測定した。一方、アセトンを含む反応液を用いた実験では、反応を10日間行い、1日目、3日目、6日目、8日目及び10日目における重量を測定した。重量測定は、ポリウレタンテストピースを取り出した後、よく洗浄し80℃で8時間乾燥させた後に実施した。 In an experiment using a reaction solution containing ethanol, the reaction was performed for 8 days, and the weights on the first day, the third day, and the eighth day were measured. On the other hand, in an experiment using a reaction solution containing acetone, the reaction was performed for 10 days, and the weights on the first day, the third day, the sixth day, the eighth day, and the tenth day were measured. The weight measurement was performed after the polyurethane test piece was taken out, washed thoroughly and dried at 80 ° C. for 8 hours.
エタノールを含む反応液において、重量測定の結果から算出される重量変化率の経時的推移を図9に示す。なお、図9において、「Mn(III)/LA/Et(70%)」は反応液中にMn(III)、リノール酸及び70%エタノールを含むサンプルを用いた結果であり、「Mn(III)/Et(70%)」は反応液中にMn(III)及び70%エタノールを含み、リノール酸を含まないサンプルを用いた結果であり、「LA/Et(70%)」は反応液中にリノール酸及び70%エタノールを含み、Mn(III)を含まないサンプルを用いた結果であり、「対照/Et(70%)」は反応液中に70%エタノールを含み、Mn(III)もリノール酸も含まないサンプルを用いた結果である。さらに「Mn(III)/LA/Et(30%)」は反応液中にMn(III)、リノール酸及び30%エタノールを含むサンプルを用いた結果であり、「Mn(III)/Et(30%)」は反応液中にMn(III)及び30%エタノールを含み、リノール酸を含まないサンプルを用いた結果であり、「LA/Et(30%)」は反応液中にリノール酸及び30%エタノールを含み、Mn(III)を含まないサンプルを用いた結果であり、「対照/Et(30%)」は反応液中に30%エタノールを含み、Mn(III)もリノール酸も含まないサンプルを用いた結果である。また、図9における縦軸はポリウレタンテストピースの重量減少率を示している。 FIG. 9 shows the time course of the rate of change in weight calculated from the results of weight measurement in a reaction solution containing ethanol. In FIG. 9, “Mn (III) / LA / Et (70%)” is a result of using a sample containing Mn (III), linoleic acid and 70% ethanol in the reaction solution. ) / Et (70%) ”is the result of using a sample containing Mn (III) and 70% ethanol and no linoleic acid in the reaction solution, and“ LA / Et (70%) ”in the reaction solution. Is a result of using a sample containing linoleic acid and 70% ethanol but not Mn (III). “Control / Et (70%)” contains 70% ethanol in the reaction solution, and Mn (III) also It is the result using the sample which does not contain linoleic acid. Furthermore, “Mn (III) / LA / Et (30%)” is a result of using a sample containing Mn (III), linoleic acid and 30% ethanol in the reaction solution, and “Mn (III) / Et (30 %) ”Is the result of using a sample containing Mn (III) and 30% ethanol and not linoleic acid in the reaction solution, and“ LA / Et (30%) ”is the result of using linoleic acid and 30% in the reaction solution. This is a result of using a sample containing% ethanol and not Mn (III). “Control / Et (30%)” contains 30% ethanol in the reaction solution, and does not contain Mn (III) or linoleic acid. It is the result using a sample. Moreover, the vertical axis | shaft in FIG. 9 has shown the weight decreasing rate of the polyurethane test piece.
一方、アセトンを含む反応液において、重量測定の結果から算出される重量変化率の経時的推移を図10に示す。なお、図10において、「Mn(III)/LA/アセトン(70%)」は反応液中にMn(III)、リノール酸及び70%アセトンを含むサンプルを用いた結果であり、「Mn(III)/アセトン(70%)」は反応液中にMn(III)及び70%アセトンを含み、リノール酸を含まないサンプルを用いた結果であり、「LA/アセトン(70%)」は反応液中にリノール酸及び70%アセトンを含み、Mn(III)を含まないサンプルを用いた結果であり、「対照/アセトン(70%)」は反応液中に70%アセトンを含み、Mn(III)もリノール酸も含まないサンプルを用いた結果である。さらに、「Mn(III)/LA/アセトン(30%)」は反応液中にMn(III)、リノール酸及び30%アセトンを含むサンプルを用いた結果であり、「Mn(III)/アセトン(30%)」は反応液中にMn(III)及び30%アセトンを含み、リノール酸を含まないサンプルを用いた結果であり、「LA/アセトン(30%)」は反応液中にリノール酸及び30%アセトンを含み、Mn(III)を含まないサンプルを用いた結果であり、「対照/アセトン(30%)」は反応液中に30%アセトンを含み、Mn(III)もリノール酸も含まないサンプルを用いた結果である。また、図10における縦軸はポリウレタンテストピースの重量減少率を示している。 On the other hand, in the reaction liquid containing acetone, FIG. 10 shows the change with time of the weight change rate calculated from the result of weight measurement. In FIG. 10, “Mn (III) / LA / acetone (70%)” is a result of using a sample containing Mn (III), linoleic acid and 70% acetone in the reaction solution. ) / Acetone (70%) ”is a result of using a sample containing Mn (III) and 70% acetone and not linoleic acid in the reaction solution, and“ LA / acetone (70%) ”in the reaction solution. Is a result of using a sample containing linoleic acid and 70% acetone but not Mn (III). “Control / acetone (70%)” contains 70% acetone in the reaction solution, and Mn (III) also It is the result using the sample which does not contain linoleic acid. Furthermore, “Mn (III) / LA / acetone (30%)” is a result of using a sample containing Mn (III), linoleic acid and 30% acetone in the reaction solution. "30%)" is a result of using a sample containing Mn (III) and 30% acetone and not linoleic acid in the reaction solution, and "LA / acetone (30%)" is the result of using linoleic acid and 30% in the reaction solution. This is a result of using a sample containing 30% acetone and not Mn (III). “Control / acetone (30%)” contains 30% acetone in the reaction solution and contains neither Mn (III) nor linoleic acid. This is a result of using no sample. Moreover, the vertical axis | shaft in FIG. 10 has shown the weight decreasing rate of the polyurethane test piece.
図9及び10から判るように、Mn(III)及びリノール酸の存在下でのポリウレタンテストピースの分解は、エタノール又はアセトン中でも進行した。さらに、エタノール又はアセトンのいずれにおいても、70%よりも30%含有でポリウレタンテストピースの分解が顕著に進行した。
ポリウレタンは疎水性物質であるため、有機溶媒中では、ポリウレタンと反応基質との親和性が増加し、接触効率が増加する。従って、分解が顕著に進む。
As can be seen from FIGS. 9 and 10, the degradation of the polyurethane test piece in the presence of Mn (III) and linoleic acid also proceeded in ethanol or acetone. Furthermore, in either ethanol or acetone, the decomposition of the polyurethane test piece progressed remarkably at a content of 30% rather than 70%.
Since polyurethane is a hydrophobic substance, in an organic solvent, the affinity between the polyurethane and the reaction substrate increases and the contact efficiency increases. Therefore, the decomposition proceeds significantly.
〔実施例8〕
実施例8では、反応液中にMn(III)の代わりにMn(II)及びMnPを含んだ場合について検討した。
先ず、以下の組成の反応液を調製した。反応液の組成は、10mM酒石酸ナトリウムバッファー(pH4.5)、0.05% Tween20、1mM MnSO4、9mM リノール酸、0.4mM H2O2、及び2U MnPとした。
Example 8
In Example 8, the case where Mn (II) and MnP were included in the reaction solution instead of Mn (III) was examined.
First, a reaction solution having the following composition was prepared. The composition of the reaction solution was 10 mM sodium tartrate buffer (pH 4.5), 0.05
次に、50ml容チューブに反応液10mlを満たし、ポリウレタンテストピース(1cm角)を約50mg添加した。そして、35℃で浸盪しながら反応させた。このとき、9日目及び15日目に上記の濃度でMnSO4、H2O2、MnP及びリノール酸を追添加した。 Next, 10 ml of the reaction solution was filled in a 50 ml tube, and about 50 mg of a polyurethane test piece (1 cm square) was added. And it was made to react, stirring at 35 degreeC. At this time, MnSO 4 , H 2 O 2 , MnP and linoleic acid were additionally added at the above concentrations on the 9th and 15th days.
反応を21日間行い、1日目、3日目、6日目、8日目、10日目、14日目、及び21日目における重量を測定した。重量測定は、ポリウレタンテストピースを取り出した後、よく洗浄し80℃で8時間乾燥させた後に実施した。 The reaction was carried out for 21 days, and the weights on the 1st, 3rd, 6th, 8th, 10th, 14th and 21st days were measured. The weight measurement was performed after the polyurethane test piece was taken out, washed thoroughly and dried at 80 ° C. for 8 hours.
重量測定の結果から算出される重量変化率の経時的推移を図11に示す。なお、図11において、「MnP/LA」は反応液中にMnSO4、H2O2、MnP及びリノール酸を含むサンプルを用いた結果であり、「対照」は反応液中にMnSO4、H2O2、MnP及びリノール酸のいずれも含まないサンプルを用いた結果である。また、図11における縦軸はポリウレタンテストピースの重量減少率を示している。 FIG. 11 shows the time course of the weight change rate calculated from the results of the weight measurement. In FIG. 11, “MnP / LA” is the result of using a sample containing MnSO 4 , H 2 O 2 , MnP and linoleic acid in the reaction solution, and “Control” is the result of using MnSO 4 , H in the reaction solution. It is the result using the sample which does not contain any of 2 O 2 , MnP and linoleic acid. Moreover, the vertical axis | shaft in FIG. 11 has shown the weight decreasing rate of the polyurethane test piece.
図11から判るように、反応液中にMn(III)の代わりにMn(II)及びMnPの双方を含むサンプルにおいては、追添加を行うことで、21日後にはポリウレタンテストピースの原型は崩れ、33%の重量減少を示した。またMn(II)からMn(III)への反応をMnPが触媒するために、マンガン量を1/200以上に削減することができた。 As can be seen from FIG. 11, in the sample containing both Mn (II) and MnP instead of Mn (III) in the reaction solution, the prototype of the polyurethane test piece collapses after 21 days by additional addition. Showed a weight loss of 33%. Moreover, since MnP catalyzes the reaction from Mn (II) to Mn (III), the amount of manganese could be reduced to 1/200 or more.
〔実施例9〕
実施例9では、MnPの安定性について検討した。
先ず、以下の組成の反応液を調製した。反応液の組成は、10mM酒石酸ナトリウムバッファー(pH4.5)、0.05% Tween20、MnSO4を添加する時は1mMのMnSO4、リノール酸を添加する時は9mMのリノール酸、MnPを添加する時は2UのMnPと共に0.4mM H2O2を添加することとした。反応液中にポリウレタンテストピースを添加する時は、約50mgのポリウレタンテストピースとした。
Example 9
In Example 9, the stability of MnP was examined.
First, a reaction solution having the following composition was prepared. The composition of the reaction solution, 10 mM sodium tartrate buffer (pH4.5), 0.05% Tween20,
次に、50ml容チューブに反応液10mlを満たし、35℃で浸盪しながら反応させた。適宜、サンプリングを行い、MnP活性を測定した。MnP活性の測定は、酒石酸ナトリウムバッファー(25mM、pH4.5)、0.2mM 2,6-ジメトキシフェノール、0.5mM MnSO4及び0.1mM H2O2を含む反応液において、波長470nMの吸光度の変化により測定した。
Next, 10 ml of the reaction solution was filled in a 50 ml tube and reacted while stirring at 35 ° C. Sampling was performed as appropriate, and MnP activity was measured. MnP activity was measured by measuring the change in absorbance at a wavelength of 470 nM in a reaction solution containing sodium tartrate buffer (25 mM, pH 4.5), 0.2
MnP活性の経時的推移を図12に示す。なお、図12における「反応液」は実施例8の「MnP/LA」サンプルを用いた結果であり、「MnP」は反応液中にMnP及びH2O2を含み、MnSO4もリノール酸も含まないサンプルを用いた結果であり、「MnP+Mn(II)」は反応液中にMnP、MnSO4及びH2O2を含み、リノール酸を含まないサンプルを用いた結果であり、「MnP+Mn(II)+LA」は反応液中にMnP、MnSO4、リノール酸及びH2O2を含むサンプルを用いた結果であり、そして「MnP+Mn(II)+LA+PUR」は、反応液中にMnP、MnSO4、リノール酸及びH2O2を含み、ポリウレタンテストピースを添加したサンプルを用いた結果である。なお図12における縦軸はMnPの活性変化率を示している。 The time course of MnP activity is shown in FIG. The “reaction solution” in FIG. 12 is the result of using the “MnP / LA” sample of Example 8. “MnP” contains MnP and H 2 O 2 in the reaction solution, and both MnSO 4 and linoleic acid are contained. It is a result using a sample that does not contain, `` MnP + Mn (II) '' is a result using a sample that contains MnP, MnSO 4 and H 2 O 2 and does not contain linoleic acid in the reaction solution. `` + Mn (II) + LA '' is a result using a sample containing MnP, MnSO 4 , linoleic acid and H 2 O 2 in the reaction solution, and `` MnP + Mn (II) + LA + PUR '' is This is a result of using a sample containing MnP, MnSO 4 , linoleic acid, and H 2 O 2 in the reaction solution and added with a polyurethane test piece. In addition, the vertical axis | shaft in FIG. 12 has shown the activity change rate of MnP.
図12から判るように、反応液中にMnPのみを含む場合には活性は維持されるが、反応液中でMnPとリノール酸を共存させると1日で速やかにMnPの活性は90%失活した。従って、MnPとリノール酸とを共存させるとMnP活性は低下することが示された。 As can be seen from FIG. 12, the activity is maintained when the reaction solution contains only MnP, but when MnP and linoleic acid coexist in the reaction solution, the activity of MnP is rapidly deactivated by 90% in one day. did. Therefore, it was shown that MnP activity decreases when MnP and linoleic acid coexist.
1 分解部
3 不飽和脂肪酸供給部
5 マンガン(II)回収部
6 マンガン(II)供給部
7 酵素反応部
DESCRIPTION OF
Claims (24)
上記分解部に対してマンガン(III)を供給する際の流路となるマンガン流路と、
上記分解部で発生したマンガン(II)を回収し、回収したマンガン(II)を上記マンガン流路に対して供給するマンガン(II)供給部と、
上記マンガン流路における上記分解部と上記マンガン(II)供給部との間に配設され、マンガンペルオキシダーゼの作用により上記マンガン(II)供給部から供給されたマンガン(II)をマンガン(III)に変換する酵素反応部とを備え、
上記酵素反応部で変換されたマンガン(III)を、上記マンガン流路を介して上記分解部に対して供給する、ポリウレタン分解装置。 A decomposition part that decomposes polyurethane with manganese (III) and linoleic acid ;
A manganese flow path serving as a flow path when supplying manganese (III) to the decomposition portion;
Manganese (II) generated in the decomposition part is recovered, manganese (II) supply part for supplying the recovered manganese (II) to the manganese flow path,
Manganese (II) supplied from the manganese (II) supply part by the action of manganese peroxidase is disposed between the decomposition part and the manganese (II) supply part in the manganese flow path to manganese (III). An enzyme reaction part for conversion,
A polyurethane decomposing apparatus that supplies manganese (III) converted in the enzyme reaction unit to the decomposing unit via the manganese flow path.
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