潤滑剤はしばしば無視されがちですが、世界の機械産業が安定して運営されるための重要な基盤です。最近、バージニア工科大学は新しいプロセスを開発し、ポリ塩化ビニル（PVC）をポリα-オレフィンにアップグレードしました。これは合成潤滑剤の主要成分の一つであり、自動車エンジン、芝刈り機、ジェットタービン用のオイルに使用されます。この開発はPVC廃棄物問題の解決策を提供し、環境に優しい工業用油を生産します。研究の主任研究員である劉国良（Guoliang “Greg” Liu）は、「潤滑剤は静かなる英雄であり、私たちはその存在をしばしば認識していませんが、彼らは静かに機能しています。」と述べています。
「私たちはこの油をより大規模に生産し、より多くの人々に利益をもたらしたいと考えています。」
バージニア工科大学がPVC廃棄物問題を解決する新プロセスを開発
PVCの清掃、PVCはパイプ、窓枠、クレジットカードなどの製品に広く使用されています。しかし、その塩素含量とさまざまな製造添加物のため、PVCは最もリサイクルが難しいプラスチックの一つと見なされており、埋立地での蓄積量が膨大です。研究者たちはこのプラスチックを再考し、価値のある工業原材料として捉えました。PVCの化学構造はリサイクル業者に挑戦をもたらし、特にその高塩素含量と密集した添加物の組み合わせが、溶融および機械的再加工をほぼ不可能にしています。しかし、劉国良はこの複雑さが実際には潜在的な利点であることを認識しました：根本的に、PVCは反応性塩素位置を持つポリエチレンであり、変換の機会を提供します。
チームがこの協力的でない固体を溶かそうとするのをやめ、反応性化学的潜在能力を開発することに集中したとき、硬いプラスチック鎖を分解し、環境負荷を高価値の合成油に変換する新しい道が開かれました。
劉国良は「このアイデアは非常にシンプルです。PVCは最も活発なポリエチレンの形態の一つであり、塩素原子を他の基団に置き換えることで簡単に他の分子に変換できるはずです。」と述べています。実際、このプロセスは予想外にシンプルでした。研究者たちは廃棄されたPVCを溶剤に浸し、塩化アルミニウムとα-オレフィンを加え、華氏158度で3時間煮ました。反応過程で、頑固な塩素原子が除去され、大きなポリマー鎖がより小さく、滑らかな断片に切断され、最終的に濃厚な琥珀色の潤滑油が生成されました。
さらなる改善、初期のテスト結果は理想的ではありませんでした。最初の試みでは柔らかく粘性のある残留物が生成され、性能検査に合格せず、研究者たちは失望しました。その後、重要な認識が生まれました：材料が柔らかすぎる場合、ポリマー鎖はさらに破砕する必要があります。反応を改善するために、劉国良は彼の3人の大学院生、エリック・ムニャネザ・ヌワヨ（Eric Munyaneza Nuwayo）、コナー・S・トンプソン（Connor S. Thompson）、エイビー・シビエロ（Abby Civiello）に頼りました。彼は彼らを「三銃士」と優しく呼んでいます。
この発見は学術界と産業界の広範な関心を引きました。
潤滑油の性能を検証するために、劉国良は油のサンプルをテキサスA&M大学の摩擦専門家に送ってテストを行いました。彼はカリフォルニア工科大学の計算化学者やバージニア工科大学の生産戦略専門家と協力し、このプロセスが商業的に生産を拡大する方法を評価しました。劉国良は「私たちはプラスチック廃棄物を使用して高性能潤滑剤を製造することが可能であることを証明しました。さらに、これらの潤滑剤は環境に優しく、持続可能性に対する市場の高まる需要を満たすことができます。」と述べています。潤滑剤は現代のインフラの静かなエンジンであり、世界的な需要が継続的に増加しており、持続可能な合成油は産業市場にとって魅力的な目標となっています。
劉国良の研究室は埋立地の清掃だけでなく、クリーンエコノミーの運営を支援し、頑固な汚染物質を高価値製品に変換しています。研究結果は8月5日に『Nature』誌に発表されました。