シリコーンリサイクルの新技術 (A new recycling process for silicones could greatly reduce the sector’s environmental impacts)

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2025-04-24 フランス国立科学研究センター(CNRS)

フランス国立科学研究センター(CNRS)の研究チームは、シリコーン廃棄物(シーラント、ゲル、接着剤、化粧品など)を分子レベルで再生可能な新しい化学的リサイクル技術を開発しました。この手法では、使用済みシリコーンを単一のシリコン原子を含む分子(メチルクロロシラン)にまで分解し、無限に再利用可能な高純度の原料を得ることができます。従来のシリコーン製造では、石英から高温の冶金処理を経て純粋なシリコンを得る必要があり、大量のエネルギー消費とCO₂排出が問題とされていました。新技術により、これらの工程を回避し、環境負荷を大幅に削減できます。さらに、このプロセスは工業的な純度での再利用を可能にし、電子産業で重要なシリコン資源の供給安定化にも寄与します。研究は、リヨンの高磁場NMRセンターやElkem Silicones社などと共同で行われ、学術誌『Science』に掲載されました。

<関連情報>

三塩化ホウ素を用いたガリウム触媒によるシリコーン廃棄物のリサイクルにより、重要なクロロシランが得られる Gallium-catalyzed recycling of silicone waste with boron trichloride to yield key chlorosilanes

Nam Đức Vũ, Aurélie Boulegue-Mondière, Nicolas Durand, Joséphine Munsch, […], and Jean Raynaud
Science  Published:24 Apr 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/science.adv0919

Editor’s summary

Recent progress in both mechanical and chemical polymer recycling has largely focused on carbon-based materials. By contrast, methods to break down or repurpose silicones lag far behind, in part because of the often complex cross-linked structures at play. Vũ et al. now report a versatile method to recycle a wide range of silicone materials using the combined action of a gallium catalyst and a boron trichloride reagent (see the Perspective by Ghosh). The reaction produces chlorinated silane monomers that can be straightforwardly reused, as well as a boron oxide co-product that is applicable in the glass industry. —Jake S. Yeston

Abstract

Chemical recycling to monomers is a key strategy for a sustainable circular polymer economy. However, most efforts have focused on polymers with carbon backbones. Recycling of silicone polymers and corresponding materials, featuring a robust inorganic backbone and tunable properties, remains in its infancy. We present a general method for depolymerization of a very wide range of silicone-based materials and postconsumer waste, including end-of-life cross-linked polydimethylsiloxane-based networks within formulated materials. The reaction proceeds at 40°C, harnessing an efficient gallium catalyst for a million-fold rate enhancement and boron trichloride as the chlorine source, to produce nearly quantitative yields of (methyl)chlorosilanes, key intermediates in the Müller-Rochow process that anchors the silicone industry.

0500化学一般
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