JP6233566B2 - Degradation method of biodegradable resin - Google Patents

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Description

本発明は、生分解性樹脂を効率的に分解する方法に関する。   The present invention relates to a method for efficiently degrading a biodegradable resin.

ポリ乳酸系樹脂などの生分解性樹脂は、包装資材をはじめ、農業分野のマルチフィルムや、地下資源掘削のための坑井掘削法にも使用されるなど、その用途が拡大されてきている。これに伴い、生分解性樹脂の分解速度の向上、分解トリガーあるいは分解速度制御技術の開発など、多様な用途に対応するための技術の開発が求められている。ロータリー式掘削法の場合、泥水を還流しながらドリルにより掘削する方法で、仕上げ流体として脱水調整剤が用いられ、泥壁と呼ばれる一種の濾過膜を形成し、坑壁を安定的に保って崩壊を防いだり摩擦軽減がなされる。また水圧破砕法は、坑井内を満たした流体を高圧で加圧することにより、坑井近傍に亀裂(フラクチュア)を生成せしめ、坑井近傍の浸透率(流体の流れ易さ)を改善し、坑井へのオイルやガスなどの資源の有効な流入断面を拡大し、坑井の生産性を拡大するというものである。   Biodegradable resins such as polylactic acid-based resins have been expanded in use such as packaging materials, multi-films in the agricultural field, and well drilling methods for excavating underground resources. Along with this, there is a demand for development of technologies for various applications such as improvement of the degradation rate of biodegradable resins, development of degradation triggers or degradation rate control technologies. In the case of the rotary drilling method, drilling with a drill while circulating mud water, a dehydration regulator is used as the finishing fluid, forming a kind of filtration membrane called mud wall, and keeping the pit wall stable and collapsing Prevents friction and reduces friction. In addition, the hydraulic fracturing method pressurizes the fluid filling the well at high pressure, thereby generating a crack (fracture) in the vicinity of the well, improving the permeability (fluidity of fluid flow) in the vicinity of the well, It expands the effective cross section of resources such as oil and gas into the well, and increases the productivity of the well.

仕上げ流体の場合、脱水調整剤として炭酸カルシウムや顆粒塩が主に用いられているが、取り除く際に酸処理を必要とすることや、坑井の地層に根詰まりすることによる生産障害をもたらしている。また水圧破砕法で用いられる流体は、フラクチュアリング流体とも呼ばれ、古くはジェル状のガソリンのような粘性流体が使用されていたが、最近では、比較的浅いところに存在する頁岩層から産出するシェールガスなどの開発に伴い、環境に対する影響を考慮し、水にポリマーを溶解乃至分散させた水性分散液が使用されるようになってきた。このようなポリマーとしては、ポリ乳酸が知られている。   In the case of finishing fluids, calcium carbonate and granular salts are mainly used as dehydration regulators, but they require acid treatment when removing them and cause production problems due to root clogging in well formations. Yes. The fluid used in the hydraulic fracturing method is also called a fracturing fluid. In the past, viscous fluid such as gel-like gasoline was used, but recently it has been produced from a shale layer that exists in a relatively shallow place. With the development of shale gas and the like, an aqueous dispersion in which a polymer is dissolved or dispersed in water has been used in consideration of the influence on the environment. Polylactic acid is known as such a polymer.

即ち、ポリ乳酸は加水分解性と酵素分解性を示す物質であり、地中に残存したとしても、地中の水分や酵素により分解するため環境に対して悪影響を与えることがない。また、分散媒として用いられている水も、ガソリンなどと比較すれば、環境に対する影響はほとんどないといってよい。
また、このようなポリ乳酸の水分散液を坑井中に満たし、これを加圧したとき、ポリ乳酸が坑井近傍に浸透していくが、このポリ乳酸は加水分解して樹脂の形態を失っていくこととなり、このポリ乳酸が浸透していた部分に空間(即ち、亀裂)が生成し、従って、坑井への資源の流入空間を増大することが可能となるわけである。
さらに、ポリ乳酸は、脱水調整剤としても機能し、分散媒として使用されている水の地中への過度の浸透を抑制し、地層に与える環境変化を最小限に抑制するという機能も有している。地中で分解するため酸処理も不要となる。
またポリ乳酸の分解物である乳酸は有機酸の一種であり、ポリ乳酸が分解後、乳酸が放出され、シェール層の頁岩を酸浸食することで、頁岩の多孔化を促進する機能もある。
That is, polylactic acid is a substance exhibiting hydrolyzability and enzymatic decomposability, and even if it remains in the ground, it is not adversely affected by the environment because it is degraded by moisture and enzymes in the ground. In addition, it can be said that water used as a dispersion medium has little influence on the environment as compared with gasoline.
Moreover, when such an aqueous dispersion of polylactic acid is filled in a well and pressurized, the polylactic acid penetrates into the vicinity of the well, but this polylactic acid is hydrolyzed and loses its resin form. As a result, a space (that is, a crack) is generated in a portion where the polylactic acid has permeated, and therefore, it is possible to increase a space for inflow of resources to the well.
Furthermore, polylactic acid also functions as a dehydration regulator, and has the function of suppressing excessive penetration of water used as a dispersion medium into the ground and minimizing environmental changes to the formation. ing. Since it decomposes in the ground, no acid treatment is required.
Lactic acid, which is a degradation product of polylactic acid, is a kind of organic acid. After polylactic acid is decomposed, lactic acid is released, and the shale of the shale layer is eroded by acid, thereby promoting the porosity of the shale.

しかしながら、ポリ乳酸は、100℃以上の温度では比較的早く加水分解するものの、100℃未満での加水分解速度は遅く、従って、地中温度の低い箇所から産出するシェールガスなどの採取に適用する場合には、その効率が悪く、改善が求められている。   However, although polylactic acid hydrolyzes relatively quickly at temperatures of 100 ° C. or higher, the hydrolysis rate is slow at less than 100 ° C., and therefore, it is applied to collection of shale gas and the like produced from places with low underground temperatures. In some cases, the efficiency is poor and improvement is required.

一方、ポリ乳酸に代えて、ポリグリコール酸を使用することが提案されている。ポリグリコール酸も生分解性樹脂として知られており、しかも、ポリ乳酸に比して加水分解性が高く、例えば80℃程度の温度での加水分解速度がポリ乳酸に比してかなり速く、ポリ乳酸の代替えとして効果的である。
しかしながら、ポリグリコール酸は、ポリ乳酸に比してかなり高コストであるという問題があり、これは、多量のフラクチュアリング流体が使用される水圧破砕法では致命的な欠点となっている。また、特定の温度条件下では、十分満足する分解性が得られない。
On the other hand, it has been proposed to use polyglycolic acid instead of polylactic acid. Polyglycolic acid is also known as a biodegradable resin, and is more hydrolyzable than polylactic acid. For example, the hydrolysis rate at a temperature of about 80 ° C. is considerably faster than polylactic acid. Effective as an alternative to lactic acid.
However, polyglycolic acid has a problem that it is considerably more expensive than polylactic acid, which is a fatal defect in the hydraulic fracturing method in which a large amount of fracturing fluid is used. Also, sufficiently satisfactory decomposability cannot be obtained under specific temperature conditions.

生分解性樹脂を効率的に分解するために、例えば、加水分解により酸を放出する脂肪族ポリエステルを配合することによって生分解性が向上された易分解性樹脂組成物が開発され(国際公開2008−038648号公報)、また、上記の易分解性樹脂組成物の分解方法などが報告されている(特開2010−138389号公報)。しかしながら、上記の技術に加えて、生分解性樹脂の分解速度をさらに向上させる技術の開発が望まれている。   In order to efficiently decompose the biodegradable resin, for example, an easily degradable resin composition having improved biodegradability has been developed by blending an aliphatic polyester that releases acid by hydrolysis (International Publication 2008). In addition, a method for decomposing the above easily decomposable resin composition has been reported (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-138389). However, in addition to the above technique, development of a technique for further improving the degradation rate of the biodegradable resin is desired.

国際公開2008−038648号公報International Publication No. 2008-038648 特開2010−138389号公報JP 2010-138389 A

本発明は、生分解性樹脂を効率的に分解する方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the method of decomposing | disassembling biodegradable resin efficiently.

本願発明者らは、緩衝液中で生分解性樹脂を分解するに際して、所定の生分解性樹脂分解酵素及び緩衝液を使用することにより、生分解性樹脂を効率よく分解できることを見出し、本願発明を完成するに至った。   The present inventors have found that when decomposing a biodegradable resin in a buffer solution, the biodegradable resin can be efficiently decomposed by using a predetermined biodegradable resin degrading enzyme and a buffer solution. It came to complete.

即ち、本発明は、至適pHが7.5以上の生分解性樹脂分解酵素を含む緩衝液中で生分解性樹脂を分解する方法であって、前記緩衝液は、その緩衝の平衡式の片側に緩衝成分由来の陰イオンが存在しないものであり、かつ、そのpHは前記陰イオンが存在しない側に平衡が傾く条件を与えるpH領域内に調整されている方法を提供する。   That is, the present invention is a method for degrading a biodegradable resin in a buffer solution containing a biodegradable resin degrading enzyme having an optimum pH of 7.5 or more, wherein the buffer solution is an equilibrium type of the buffer. Provided is a method in which an anion derived from a buffer component does not exist on one side, and the pH is adjusted within a pH range that gives a condition that the equilibrium is inclined to the side on which no anion exists.

本発明によって、生分解性樹脂を高速に分解することが可能となる。   According to the present invention, the biodegradable resin can be decomposed at high speed.

異なる種類及びpHの緩衝液を使用した、ポリ乳酸フィルムの分解の結果を示す。The results of degradation of polylactic acid films using different types and pH buffers are shown.

本発明において、生分解性樹脂は特に限定されず、一般に生分解性を有する脂肪族ポリエステルなどが使用される。生分解性を有する脂肪族ポリエステルとしては、例えばポリ乳酸系樹脂、ポリブチレンサクシネート、ポリカプロラクトン、ポリヒドロキシブチレート、ポリブチレンサクシネート・アジペート共重合体や上記脂肪族ポリエステルの共重合体、またポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等の芳香族ポリエステルと上記脂肪族ポリエステルとの共重合体などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   In the present invention, the biodegradable resin is not particularly limited, and generally, an aliphatic polyester having biodegradability is used. Examples of the aliphatic polyester having biodegradability include polylactic acid resin, polybutylene succinate, polycaprolactone, polyhydroxybutyrate, polybutylene succinate / adipate copolymer, and a copolymer of the above aliphatic polyester, Examples thereof include a copolymer of an aromatic polyester such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate and polybutylene terephthalate and the above aliphatic polyester. These may be used alone or in combination of two or more.

上記脂肪族ポリエスエルの共重合体を形成する成分としては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、オクタンジオール、ドデカンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビタン、ビスフェノールA、ポリエチレングリコールなどの多価アルコール;コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、グルタル酸、デカンジカルボン酸、シクロヘキヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、アントラセンジカルボン酸などのジカルボン酸;グリコール酸、L-乳酸、D-乳酸、ヒドロキシプロピオン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、マンデル酸、ヒドロキシ安息香酸などのヒドロキシカルボン酸;グリコリド、カプロラクトン、ブチロラクトン、バレロラクトン、ポロピオラクトン、ウンデカラクトンなどのラクトン類などが挙げられる。
ブレンドするポリマーとしては、セルロース類、キチン、グリコーゲン、キトサン、ポリアミノ酸、澱粉などが挙げられる。なお、ポリ乳酸を用いる際の重合に用いられる乳酸は、L−体又はD−体のいずれかであってもよく、L−体とD−体の混合物であってもよい。
Examples of the component that forms the aliphatic polyester copolymer include ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, octanediol, dodecanediol, neopentyl glycol, glycerin, pentaerythritol, sorbitan, bisphenol A, polyethylene glycol, and the like. Dihydric alcohols such as succinic acid, adipic acid, sebacic acid, glutaric acid, decanedicarboxylic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, anthracene dicarboxylic acid; glycolic acid, L-lactic acid, D-lactic acid, hydroxy Hydroxycarboxylic acids such as propionic acid, hydroxybutyric acid, hydroxyvaleric acid, hydroxycaproic acid, mandelic acid, hydroxybenzoic acid; glycolide, caprolactone, butyrolactone Lactones such as valerolactone, poropiolactone and undecalactone.
Examples of the polymer to be blended include celluloses, chitin, glycogen, chitosan, polyamino acid, starch and the like. In addition, the lactic acid used for the polymerization when using polylactic acid may be either L-form or D-form, or a mixture of L-form and D-form.

好ましい生分解性を有する脂肪族ポリエステルとしては、ポリ乳酸系樹脂、ポリブチレンサクシネートなどが挙げられ、ポリ乳酸系樹脂が特に好ましい。
生分解性を有する脂肪族ポリエステルの分子量としては、特に制限されるものではないが、脂肪族ポリエステルを含む生分解性樹脂を用いて容器等を製造する際の機械的特性や加工性を考えると、重量平均分子量で5,000〜1,000,000の範囲が好ましく、10,000〜500,000の範囲がより好ましい。
Examples of preferable aliphatic polyester having biodegradability include polylactic acid resins and polybutylene succinates, and polylactic acid resins are particularly preferable.
The molecular weight of the aliphatic polyester having biodegradability is not particularly limited, but considering the mechanical properties and processability when manufacturing containers using biodegradable resins containing aliphatic polyester. The weight average molecular weight is preferably in the range of 5,000 to 1,000,000, and more preferably in the range of 10,000 to 500,000.

本発明の方法により分解される生分解性樹脂には、必要に応じて、公知の可塑剤、熱安定剤、光安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、着色剤、顔料、フィラー、充填剤、離型剤、帯電防止剤、香料、滑剤、発泡剤、抗菌・抗カビ剤、核形成剤などの添加剤を配合してもよい。また、生分解性を有する脂肪族ポリエステル以外の樹脂を、本発明の効果を損なわない範囲で配合してもよい。例えば、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコールなどの水溶性の樹脂の他、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンープロピレン共重合体、酸変性ポリオレフィン、エチレンーメタクリル酸共重合体、エチレンー酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエステルゴム、ポリアミドゴム、スチレンーブタジエンースチレン共重合体などを配合することができる。   For the biodegradable resin decomposed by the method of the present invention, known plasticizers, heat stabilizers, light stabilizers, antioxidants, ultraviolet absorbers, flame retardants, colorants, pigments, fillers may be used as necessary. Additives such as fillers, mold release agents, antistatic agents, fragrances, lubricants, foaming agents, antibacterial / antifungal agents, and nucleating agents may be blended. Moreover, you may mix | blend resin other than the aliphatic polyester which has biodegradability in the range which does not impair the effect of this invention. For example, in addition to water-soluble resins such as polyethylene glycol and polyvinyl alcohol, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, acid-modified polyolefin, ethylene-methacrylic acid copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, ionomer resin, polyethylene Terephthalate, polybutylene terephthalate, polyvinyl acetate, polyvinyl chloride, polystyrene, polyester rubber, polyamide rubber, styrene-butadiene-styrene copolymer, and the like can be blended.

尚、上記の酵素分解性樹脂は、分解性を向上させるため、エステル分解促進性の加水分解樹脂(以下、単に「エステル分解性樹脂」と略すことがある)を配合してもよい。
このエステル分解性樹脂は、それ単独ではエステル分解能を示さないが、水分と混合したときにエステル分解の触媒として機能する酸或いはアルカリを放出するものである。
The above-mentioned enzyme-decomposable resin may be blended with an esterolysis-promoting hydrolyzed resin (hereinafter sometimes simply referred to as “ester-decomposable resin”) in order to improve degradability.
This ester-decomposable resin does not exhibit ester resolution by itself, but releases acid or alkali that functions as a catalyst for ester decomposition when mixed with moisture.

このようなエステル分解性樹脂は、通常、上記の難加水分解性の加水分解性樹脂の内部に均一に分散され、このエステル分解性樹脂から放出される酸或いはアルカリによっての加水分解性樹脂の加水分解を迅速に促進するために、例えば、その重量平均分子量が1000乃至200000程度のものが使用される。   Such an ester-decomposable resin is usually uniformly dispersed inside the above-mentioned hardly hydrolyzable hydrolyzable resin, and the hydrolyzable resin is hydrolyzed by an acid or alkali released from the ester-decomposable resin. In order to accelerate the decomposition rapidly, for example, those having a weight average molecular weight of about 1,000 to 200,000 are used.

また、かかるエステル分解樹脂において、アルカリ放出性のものとしては、アクリル酸ソーダ等のアクリル酸のアルカリ金属塩やアルギン酸ソーダ等を用いることができるが、アルカリ放出による環境への悪影響が大きいため、特に酸放出性のものが好適に使用される。   In addition, as such an ester-decomposing resin, alkali-releasing ones such as alkali metal salts of acrylic acid such as sodium acrylate and sodium alginate can be used. Acid releasing agents are preferably used.

酸放出性のエステル分解樹脂としては、特に、0.005g/ml濃度の水溶液乃至水分散液でのpH(25℃)が4以下、特に3以下を示すものであり、水と混合したときに容易に加水分解して酸を放出するポリマーが好適に使用される。
上記ポリマーとして、例えば、ポリオキサレート、ポリグリコール酸などが挙げられる。これらはコポリマー、単独での使用、2種以上を組み合わせての使用でもよい。
コポリマーを形成する成分としては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、オクタンジオール、ドデカンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビタン、ビスフェノールA、ポリエチレングリコールなどの多価アルコール;コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、グルタル酸、デカンジカルボン酸、シクロヘキヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、アントラセンジカルボン酸などのジカルボン酸;グリコール酸、L-乳酸、D-乳酸、ヒドロキシプロピオン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、マンデル酸、ヒドロキシ安息香酸などのヒドロキシカルボン酸;グリコリド、カプロラクトン、ブチロラクトン、バレロラクトン、ポロピオラクトン、ウンデカラクトンなどのラクトン類などが挙げられる。
As the acid-releasing ester-decomposing resin, the pH (25 ° C.) in an aqueous solution or dispersion having a concentration of 0.005 g / ml is 4 or less, particularly 3 or less, and when mixed with water, Polymers that readily hydrolyze to release acid are preferably used.
Examples of the polymer include polyoxalate and polyglycolic acid. These may be copolymers, used alone or in combination of two or more.
Examples of the components forming the copolymer include polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, octanediol, dodecanediol, neopentyl glycol, glycerin, pentaerythritol, sorbitan, bisphenol A, and polyethylene glycol; succinic acid, adipine Acids, sebacic acid, glutaric acid, decanedicarboxylic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, anthracene dicarboxylic acid and other dicarboxylic acids; glycolic acid, L-lactic acid, D-lactic acid, hydroxypropionic acid, hydroxybutyric acid, hydroxy Hydroxycarboxylic acids such as valeric acid, hydroxycaproic acid, mandelic acid, hydroxybenzoic acid; glycolide, caprolactone, butyrolactone, valerolactone, polo Examples include lactones such as piolactone and undecalactone.

なお、本明細書では、ホモポリマー、共重合体、ブレンド体において、少なくとも一つのモノマーとしてシュウ酸を重合したポリマーをポリオキサレートとする。   In the present specification, a polymer obtained by polymerizing oxalic acid as at least one monomer in a homopolymer, copolymer, or blend is referred to as polyoxalate.

特に、上記のポリオキサレートやポリグルコール酸は易加水分解性の加水分解性樹脂であり、速やかに加水分解するため、難加水分解性樹脂の加水分解促進能に優れている。これらの中でも、ポリオキサレート、特にポリエチレンオキサレートは、ポリグリコール酸に比しても著しく高い加水分解促進能を示し、80℃以下の温度でもポリ乳酸等の難加水分解性樹脂の加水分解を著しく促進させることができ、しかもポリグリコール酸に比してもかなり安価であり、コストのメリットも極めて大きい。   In particular, the above-mentioned polyoxalate and polyglycolic acid are easily hydrolyzable hydrolyzable resins and rapidly hydrolyze, so that they are excellent in the ability to promote hydrolysis of hardly hydrolyzable resins. Among these, polyoxalates, particularly polyethylene oxalate, show remarkably high hydrolysis promoting ability compared to polyglycolic acid, and hydrolyze hardly hydrolyzable resins such as polylactic acid even at a temperature of 80 ° C. or lower. It can be remarkably accelerated, and is considerably cheaper than polyglycolic acid, and the merit of cost is extremely large.

本発明の方法により分解される生分解樹脂は、ペレット、フィルム、粉末、単層繊維、芯鞘繊維、カプセルなどの形態を採用することが可能であるが、これらに限定されず、それ自体公知の方法により製造することができる。   The biodegradable resin that is decomposed by the method of the present invention can adopt forms such as pellets, films, powders, single-layer fibers, core-sheath fibers, and capsules, but is not limited thereto and is known per se. It can manufacture by the method of.

本発明に使用される生分解性樹脂分解酵素としては、至適pHが7.5以上であり、かつ、一般に生分解性樹脂を分解するものであれば特に限定はされず、当業者が任意のものを使用することができる。上記酵素の至適pHは、より好ましくは8.0以上であり、さらに好ましくは8.5以上である。このような酵素としてはアルカリプロテアーゼ、アルカリセルラーゼ、エステラーゼ、クチナーゼ、リパーゼ等が好ましく、例えば、novozymes社製のSavinase を使用することが可能である。酵素の量は当業者が適宜決定することが可能であり、例えば使用する酵素ごとの活性単位を基準として分解しようとする生分解性樹脂の種類等に対応して決定することができる。   The biodegradable resin-degrading enzyme used in the present invention is not particularly limited as long as the optimum pH is 7.5 or more and generally decomposes the biodegradable resin. Can be used. The optimum pH of the enzyme is more preferably 8.0 or more, and even more preferably 8.5 or more. As such an enzyme, alkaline protease, alkaline cellulase, esterase, cutinase, lipase and the like are preferable, and for example, Savinase manufactured by novozymes can be used. The amount of the enzyme can be appropriately determined by those skilled in the art. For example, the amount of the enzyme can be determined according to the type of biodegradable resin to be decomposed based on the activity unit for each enzyme used.

本発明に使用される緩衝液として、その緩衝の平衡式の片側に緩衝成分由来の陰イオンが存在せず、かつ、そのpHは前記陰イオンが存在しない側に平衡が傾く条件を与えるpH領域内に調整された緩衝液が使用される。このような緩衝液としては、緩衝成分として例えばトリス-塩酸緩衝液(トリスアミノメタン)又は2-シクロヘキシルアミノエタンスルホン酸(CHES)緩衝液やビストリス緩衝液、MOPS緩衝液、HEPES緩衝液などのグッド緩衝液を有するものなどが挙げられ、上記の緩衝液を、緩衝成分由来の陰イオンが存在しない側に平衡が傾く条件を与えるpH領域の範囲内となるように調整して使用する。また、上記のpH条件を満たすことを前提として、緩衝液のpHはさらに7.5以上であることが好ましく、8.0以上であることがより好ましく、8.5以上、9.0以上、9.5以上、10.0以上であることが特に好ましい。   As the buffer used in the present invention, there is no anion derived from the buffer component on one side of the buffer equilibrium type, and the pH is a pH range that gives a condition that the equilibrium is inclined to the side where the anion does not exist An adjusted buffer is used. As such a buffer solution, good buffer components such as Tris-HCl buffer solution (Trisaminomethane) or 2-cyclohexylaminoethanesulfonic acid (CHES) buffer solution, Bistris buffer solution, MOPS buffer solution, HEPES buffer solution, etc. Examples include those having a buffer solution, and the above-mentioned buffer solution is used by adjusting it so as to be within a pH range that gives a condition that the equilibrium is inclined to the side where the anion derived from the buffer component does not exist. Further, on the premise that the above pH condition is satisfied, the pH of the buffer solution is preferably 7.5 or more, more preferably 8.0 or more, 8.5 or more, 9.0 or more, It is particularly preferably 9.5 or more and 10.0 or more.

本発明においては、「(緩衝成分由来の)陰イオンが存在しない側に平衡が傾く条件を与えるpH領域」とは、緩衝液中に緩衝成分由来の陰イオンが存在することを完全に排除するものではない。典型的には、平衡が陰イオンを有しない側に傾く条件を与えるpH領域は、平衡のpKa値を基準として、(平衡式に応じて)当該pKa値よりも大きい又は小さい範囲として決定することが可能である。上記の条件を満たす限り、緩衝液のpHはその緩衝pH範囲外であっても構わない。   In the present invention, “the pH range that gives the condition that the equilibrium is inclined toward the side where no anion (derived from the buffer component) does not exist” completely excludes the presence of the anion derived from the buffer component in the buffer solution. It is not a thing. Typically, the pH range that gives the condition that the equilibrium is tilted to the side without an anion is determined as a range that is larger or smaller than the pKa value (depending on the equilibrium equation), based on the pKa value of the equilibrium. Is possible. As long as the above conditions are satisfied, the pH of the buffer solution may be outside the buffer pH range.

例えば、緩衝液としてトリス-塩酸緩衝液(トリスアミノメタン)(pKa=8.06)(後述の実施例1参照)を使用した場合、pHを8.06より大きく、例えば8.5以上、9.0以上、10.0以上、10.5以上等とすることができる。同様に、CHES緩衝液(pKa=9.3)(後述の実施例2参照)を使用した場合には、pHを9.3より小さく、例えば9.0以下、8.5以下、8.0以下等とすることができるが、使用する酵素の活性pH領域を考慮すると、緩衝液のpHの下限としては7.5以上、8.0以上、8.5以上等であることが好ましい。
また、緩衝液の濃度は当業者が適宜決定することが可能であり、例えば塩濃度として10mM〜200mM、好ましくは50mM〜150mMとした緩衝液を使用することができる。
For example, when Tris-HCl buffer (trisaminomethane) (pKa = 8.06) (see Example 1 described later) is used as the buffer, the pH is higher than 8.06, for example, 8.5 or more, 9.0 or more, 10.0 or more, 10.5 It can be set as above. Similarly, when CHES buffer (pKa = 9.3) (see Example 2 described later) is used, the pH can be lower than 9.3, for example, 9.0 or less, 8.5 or less, 8.0 or less, etc. In view of the active pH range of the enzyme to be used, the lower limit of the pH of the buffer solution is preferably 7.5 or more, 8.0 or more, 8.5 or more.
The concentration of the buffer solution can be appropriately determined by those skilled in the art. For example, a buffer solution having a salt concentration of 10 mM to 200 mM, preferably 50 mM to 150 mM can be used.

さらに、生分解性樹脂を緩衝液中で分解する際の時間、温度等の条件は、使用する酵素や生分解性樹脂の種類や量に応じて当業者が適宜決定することが可能である。   Furthermore, conditions such as time and temperature for degrading the biodegradable resin in the buffer can be appropriately determined by those skilled in the art according to the type and amount of the enzyme used and the biodegradable resin.

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples.

ポリ乳酸フィルムの作製
ポリ乳酸(Natureworks社製)をラボプラストミル(株式会社東洋精機製作所製)を用いて、210℃にて100μmのポリ乳酸フィルムを製膜した。
Preparation of polylactic acid film A polylactic acid film (manufactured by Natureworks) was formed into a 100 μm polylactic acid film at 210 ° C. using a lab plast mill (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho).

使用した生分解性樹脂分解酵素は以下の通りである。
Savinase酵素液
Savinase 16.0L(novozymes社)を用いた。
The biodegradable resin-degrading enzymes used are as follows.
Savinase enzyme solution
Savinase 16.0L (novozymes) was used.

以下の緩衝液を使用した。
(i) Tris緩衝液(7.0〜9.0 pKa=8.06)

Figure 0006233566
The following buffers were used.
(i) Tris buffer (7.0-9.0 pKa = 8.06)
Figure 0006233566

(ii) CHES緩衝液(8.6〜10.0 pKa=9.3)

Figure 0006233566
(ii) CHES buffer (8.6-10.0 pKa = 9.3)
Figure 0006233566

(iii) リン酸緩衝液(5.8〜8.0 pKa1=2.12 pKa2=7.21 pKa3=12.67)

Figure 0006233566
(iv) Bicine緩衝液(7.0〜9.0 pKa=8.06)
Figure 0006233566
(v) TAPS緩衝液(7.5〜9.4 pKa=8.44)
Figure 0006233566
(vi) Tricine緩衝液(7.2〜9.1 pKa1=2.3 pKa2=8.15)
Figure 0006233566
(iii) Phosphate buffer (5.8-8.0 pKa1 = 2.12 pKa2 = 7.21 pKa3 = 12.67)
Figure 0006233566
(iv) Bicine buffer (7.0-9.0 pKa = 8.06)
Figure 0006233566
(v) TAPS buffer (7.5-9.4 pKa = 8.44)
Figure 0006233566
(vi) Tricine buffer (7.2-9.1 pKa1 = 2.3 pKa2 = 8.15)
Figure 0006233566

上記の(ii) CHES緩衝液については、pH9.0及びpH10.5の2種類を用意し、他の緩衝液についてはpH10.5に調整したものを使用した。   Two types of pH 9.0 and pH 10.5 were prepared for the above (ii) CHES buffer, and those adjusted to pH 10.5 were used for the other buffers.

生分解性フィルムに対する酵素分解試験
100mM、pH10.5(CHES緩衝液についてのみpH9.0及びpH10.5)に調製した各緩衝液30mlにSavinase酵素液100μLを加えて分解液とし、2cm×2cm(120mg)に切り出したポリ乳酸フィルムを浸し、45℃100rpmで16時間振とうさせた。16時間後にフィルムを取り出して70℃3時間で乾燥させ、フィルムの初期重量−分解後重量=分解量(mg)とした。
Enzymatic degradation test for biodegradable film
Polylactic acid film cut into 2cm x 2cm (120mg) by adding 100μL of Savinase enzyme solution to 30ml of each buffer solution adjusted to 100mM, pH10.5 (pH9.0 and pH10.5 only for CHES buffer) Was soaked and shaken at 45 ° C. and 100 rpm for 16 hours. After 16 hours, the film was taken out and dried at 70 ° C. for 3 hours. The initial weight of the film−the weight after decomposition = the amount of decomposition (mg).

(実施例1)
100mM、pH10.5に調製したTris緩衝液30mlにSavinase酵素液100μLを加えて分解液とし、2cm×2cm(120mg)に切り出したポリ乳酸フィルムを浸し、45℃100rpmで16時間振とうさせた。16時間後にフィルムを取り出して70℃3時間で乾燥させ、フィルムの初期重量−分解後重量=分解量(mg)とした。
(実施例2)
緩衝液を100mM、pH9.0に調製したCHES緩衝液としたほかは実施例1と同様に行った。
(比較例1)
緩衝液をリン酸緩衝液としたほかは実施例1と同様に行った。
(比較例2)
緩衝液をBicine緩衝液としたほかは実施例1と同様に行った。
(比較例3)
緩衝液をTAPS緩衝液としたほかは実施例1と同様に行った。
(比較例4)
緩衝液をTricine緩衝液としたほかは実施例1と同様に行った。
(比較例5)
CHES緩衝液のpHを10.5としたほかは実施例2と同様に行った。
Example 1
100 μL of Savinase enzyme solution was added to 30 ml of Tris buffer solution adjusted to 100 mM and pH 10.5 to make a decomposition solution, and the polylactic acid film cut out to 2 cm × 2 cm (120 mg) was immersed and shaken at 45 ° C. and 100 rpm for 16 hours. After 16 hours, the film was taken out and dried at 70 ° C. for 3 hours. The initial weight of the film−the weight after decomposition = the amount of decomposition (mg).
(Example 2)
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the buffer solution was CHES buffer adjusted to 100 mM and pH 9.0.
(Comparative Example 1)
The same procedure as in Example 1 was performed except that the buffer solution was a phosphate buffer solution.
(Comparative Example 2)
The same procedure as in Example 1 was performed except that the buffer was changed to Bicine buffer.
(Comparative Example 3)
The same procedure as in Example 1 was performed except that the buffer solution was TAPS buffer solution.
(Comparative Example 4)
The same procedure as in Example 1 was performed except that the buffer solution was Tricine buffer.
(Comparative Example 5)
The same procedure as in Example 2 was performed except that the pH of the CHES buffer was 10.5.

実施例1〜2及び比較例1〜5におけるポリ乳酸フィルムの分解の結果を下記の表2及び図1に示す。
これらの結果より、本願所定の緩衝液を使用した実施例1、2は、ポリ乳酸フィルムを高度に分解できていることが理解される。
The results of the degradation of the polylactic acid films in Examples 1-2 and Comparative Examples 1-5 are shown in Table 2 below and FIG.
From these results, it is understood that Examples 1 and 2 using the predetermined buffer solution of the present application can highly decompose the polylactic acid film.

Figure 0006233566
Figure 0006233566

Claims (6)

至適pHが7.5以上の生分解性樹脂分解酵素を含む緩衝液中で生分解性樹脂を分解する方法であって、前記緩衝液は、pH9.5以上に調整されたトリスアミノメタンである、方法。 A method of degrading a biodegradable resin in a buffer containing a biodegradable resin-degrading enzyme having an optimum pH of 7.5 or higher, wherein the buffer is trisaminomethane adjusted to a pH of 9.5 or higher. There is a way. 緩衝液がpH10.0以上に調整されたトリスアミノメタンである、請求項1に記載の方法。  The method according to claim 1, wherein the buffer is trisaminomethane adjusted to pH 10.0 or higher. 緩衝液がpH10.5以上に調整されたトリスアミノメタンである、請求項1又は2に記載の方法。  The method according to claim 1 or 2, wherein the buffer is trisaminomethane adjusted to pH 10.5 or higher. 生分解性樹脂分解酵素がアルカリプロテアーゼである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the biodegradable resin-degrading enzyme is an alkaline protease. 生分解性樹脂がポリ乳酸系樹脂を含む、請求項1〜のいずれか1項に記載の方法。 Biodegradable resin comprises a polylactic acid resin, Process according to any one of claims 1-4. 生分解樹脂が、ペレット、フィルム、粉末、単層繊維、芯鞘繊維又はカプセルの形態である、請求項1〜のいずれか1項に記載の方法。 Biodegradable resin, pellets, film, powder, monolayer fibers, in the form of core-sheath fibers or capsule, the method according to any one of claims 1-5.
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