横浜ゴムは７月22日、国立研究開発法人産業技術総合研究所（産総研）と先端素材高速開発技術研究組合（ＡＤＭＡＴ）との共同研究により、インフォマティクス（情報科学）を活用し、バイオエタノールからブタジエンを生成する世界最高の生産性を有する触媒システムを開発したと発表した。
また、同社らは生成したブタジエンを使ったブタジエンゴムの合成に成功した。タイヤの主原料のひとつである合成ゴムの元となるブタジエンは現在、石油精製の副産物として工業的に生産されているが、バイオマス（生物資源）からの生産技術の確立により石油への依存度低減やサステナブルな原料調達の促進が期待できる。
今回の開発は、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）の「超先端材料超高速開発基盤技術プロジェクト（超超ＰＪ）」の委託事業として実施したもの。超超ＰＪでは計算科学や人工知能（ＡＩ）を積極的に活用することで、従来の経験と勘を頼りにした材料開発と比較して開発期間を20分の１に短縮することを目指している。
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を進め、まず「計算科学技術」では、バイオエタノールからブタジエンをより多く生成できる金属酸化物触媒を探るため、ＡＩを使用した量子化学計算による一次スクリーニングを行った。バイオエタノールからブタジエンを生成するには複数段階の反応を経る必要があるが、それを５段階に分けて各段階の反応を緻密に計算したところ、特定の金属酸化物の組み合わせが最適であることを導き出した。
次にそれらの最適な配合状態や反応条件を探索するため「プロセス技術」「先端計測技術」で、複数の条件下で試験する迅速触媒評価とそれぞれの反応性を高速に計測するハイスループット実験を行い、活性成分の触媒用担体における分布や量などの触媒調製条件や温度などの反応条件における最適解を発見した。
今回、世界最高の生産性を有する非常に高活性な触媒システムの極めて短期間で発見できたほか、触媒開発でのインフォマティクスの有用性を実証することにも成功した。
今後はより高度なＡＩ技術による計算科学をベースとしたキャタリストインフォマティクスの基盤を構築するとともに、多検体高速同時評価と高速計測技術を連携させたハイスループット実験を通じて、２０３０年のバイオマス由来の合成ゴム実用化を目指す。
超超ＰＪが推進する開発サイクル
合成したブタジエンゴム
