“松やに”から黒鉛製造 -松の樹液に含まれる樹脂酸から黒鉛前駆体ピッチの合成に成功-

2026-07-01 産業技術総合研究所

産業技術総合研究所(産総研)は、松やに(ロジン)に含まれる樹脂酸を原料として、人造黒鉛の前駆体となるピッチを合成し、無触媒で黒鉛化できることを初めて実証した。従来、人造黒鉛は石油・石炭由来ピッチを原料として製造されてきたが、脱炭素化や資源供給リスクへの対応から、非化石資源への転換が求められている。本研究では、既存ピッチの分子構造を基にボトムアップで材料を設計し、樹脂酸から熱溶融性を有するピッチを合成した。得られたピッチは酸素含有量が低く芳香族性が高いため、段階的な熱処理のみで黒鉛結晶が発達することを確認した。さらに、生成した黒鉛はリチウムイオン電池負極材として特徴的な充放電特性を示し、電池材料として利用可能であることも実証した。本成果は、植物由来資源から高機能炭素材料を創製する新たな材料設計指針を示すものであり、人造黒鉛の原料多様化や持続可能な炭素材料製造、蓄電池・半導体・製鉄分野への応用が期待される。

“松やに”から黒鉛製造 -松の樹液に含まれる樹脂酸から黒鉛前駆体ピッチの合成に成功-
図1 合成ピッチの熱溶融性と黒鉛化挙動

<関連情報>

松脂由来の黒鉛化可能なピッチにより、テルペンから大量の黒鉛を製造できる Graphitizable pitch from pine resin enables bulk graphite from terpenes

Masato Morimoto,Yuya Kado,Takuma Kawaguchi,Shogo Ise,Shinya Sato,Eri Fumoto,Toshihiro Kakinuma,Sadao Matsuzawa,Sou Hosokai & Yasushi Soneda
Nature Communications  Published:01 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-74338-9

Abstract

Graphitization of biomass-derived carbon is fundamentally constrained by the absence of molecular architectures capable of forming a mesophase during carbonization. Unlike petroleum-derived pitches, most biomass precursors lack sufficient aromatic condensation and therefore fail to undergo liquid-phase graphitization. Here we demonstrate a chemically guided strategy to convert terpene-based biomass into a true graphitizable pitch through deliberate molecular restructuring. Pine-resin–derived terpenes are sequentially transformed via deoxygenation–aromatization and controlled oligomerisation, yielding an aromatic pitch with intrinsically low heteroatom content. Thermal analysis and polarized optical microscopy provide evidence of thermoplastic behavior and mesophase formation during heating. Upon high-temperature treatment, the resulting pitch yields graphite with crystallinity comparable to natural graphite. This work establishes a molecular design principle for constructing graphitizable pitches from biomass-derived feedstocks.

0502有機化学製品
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