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イノベーションストーリーズ

NEWS PICKS Brand Design 花王 130年の技術魂 #02 バイオIOS誕生秘話

  • #洗濯・衣類ケア #バイオIOS #SDGs #洗う #創る/素材開発 #界面活性剤 #働き方

【研究集団・花王】基礎研究への没頭が“洗う”を変えた。
新・界面活性剤が生まれた奇跡

  • 2019/04/12| NewsPicks Brand Design

洗濯、掃除、入浴──。
当たり前のように送る日常生活の中で、一日一回は花王の製品を使っているのではないだろうか。

私たちの生活に豊かさを提供し続けてきた花王の技術力から生まれ、
2019年に発表された花王史上最高の洗浄基剤「バイオIOS」。

油汚れに強い油になじむ性質と、さっと流れて洗剤残りがしにくい水に溶ける性質を併せ持った画期的な界面活性剤だ。
その研究の最前線に立つ開発者たちに、
常にイノベーティブな技術を生み出してきた背景に根付く花王の「技術者魂」について聞いた。

世界の人口増加で、洗剤の原料が不足

洗浄剤として生活のあらゆるシーンに欠かせないものとなっている合成界面活性剤。

世界中で人口が増加している中、新興国では経済発展とともに生活水準が上昇し、
これまで先進国でしかできなかったような生活が広がってきている。
洗濯もそのひとつで、当然大量の洗剤や水が必要になってくる。

  • (iStock/AnthonyRosenberg)

洗剤はいくらでも作れるものではなく、原料には限りがある。
有限なのは石油原料だけではなく植物性原料も同様で、
今の3倍以上の量を確保することはできないといわれている。

しかしながら、経済発展はその倍の速度で進んでいく。
そうなれば原料は不足し、洗剤の価格もますます高騰する──と、
マテリアルサイエンス研究所主席研究員の坂井隆也は話す。

「一度上がった生活水準を下げるのはなかなか難しい。
昭和の時代にはせいぜい3日に1度だった入浴も、今では毎日というのが当たり前。
洗剤が足りないので洗濯の回数を今の半分にしろといってもなかなかできないと思います」(坂井)

坂井隆也 マテリアルサイエンス研究所2室 主席研究員(素材基盤研究) バイオIOSの研究開発当初から若手研究員に対し、構造図や物性等の課題についてアドバイスを与えている。界面科学者として、バイオIOSのサステナブル界面活性剤としての可能性を見出した。

品質は下げずに今と同じように使用でき、
かつ適正価格で提供し続けるには、今までにない界面活性剤の開発が必要になる。

「合成界面活性剤は欧米では1950年代には一般的に使われるようになり、
日本には1960年代に入ってきた。
現在、世界中で使われている界面活性剤のほとんどは、
70年ほど前に開発されたものです。
生分解されやすいように、石油から植物性原料に……というアップデートはあったものの、
特別に革新的なものは開発されてこなかった」(坂井)

本質研究を徹底的にやらせてくれた

過去、「界面活性剤は生分解されずに環境に残ってしまう」「水生生物に影響を与える」「河川に泡が立つ」などの
環境異常を引き起こすことが問題となっていた。界面活性剤の研究はその改善の歴史とも言える。

洗浄剤の開発は生活者視点での課題を据えて基剤を作っていくのが主流だ。
しかしバイオIOSは将来的に原料がなくなることへの危機感と、
それまで活用できなかった「油脂を使いこなしたい」との思いが起点になっている。

実はこの研究自体はずいぶん長いこと行われてきたものだった。
加工・プロセス開発研究所の藤岡徳は「この研究は世界中の研究者にとっての積年の課題だった」と話す。

藤岡徳 加工・プロセス開発研究所2室 グループリーダー(生産技術開発) ケミカルエンジニアとして、バイオIOSの大量製造技術を開発した。

「実は、バイオIOSの分子構造は昔から知られています。
ただ、その活用法がわからなかった。洗浄剤としての機能も、まして安定した製造技術もなかった」(藤岡)

それを世界に先んじて成功させることができたのは、
花王という本質研究のできる環境が整った会社にいたからだと坂井は話す。

「なかなか成果の出ない開発研究は打ち切りになることが多い中、
本質研究(ヒトや環境の本質に関わる基礎研究)をじっくりやらせてもらえる土壌があったからこそ
成功させることができたのだと思う」(坂井)

研究に没頭する理由、界面活性剤の魅力とは

藤岡とマテリアルサイエンス研究所の堀寛は界面活性剤の魅力についてこう話す。

「ちょっとした条件の差で性質が大きく変わってしまうところが面白い。
たとえばバイオIOSの原料は水のようなテクスチャですが、
バイオIOSになるとサラダ油のようになります。
それを安定的に作る実験の過程で、温度などの条件でガチガチに固まったり、
変色したりする。それが製造技術を確立する上での難しさでもあり、面白さでもある」(藤岡)

「わずかな構造の違いで性能が変わってしまうところが面白いですね。
これだ!と思うものでも、さらに良いものを作ろうと試行錯誤するのですが、
安定したものでなければ生産現場に迷惑をかけてしまう。
それを突破するようなものが見つかったときの面白さがたまらない」(堀)

堀寛 マテリアル・サイエンス研究所2室 チームリーダー(素材価値開発) 2011年4月の入社以来、一貫してバイオIOSの研究に携わっている。有機合成化学者として、バイオIOSの構造・価値探索と高品質製造技術開発を担当した。

2人の研究にアドバイスを与えてきた坂井はまた違った面白さを感じている。
水に対して0.0数%入ることで水の性質を劇的に変えてしまうのが界面活性剤という存在なのだという。

「本来、水と油はなじみませんが、この0.0数%を加えることで油汚れを落とすことができるようになる。
人間の生活の便利さを変えている界面活性剤を“デザイン”することが面白い」(坂井)

[界面活性剤とは] 界面(物質の堺の面)に作用して、性質を変化させる物質  [3つの仕組み] 界面活性剤には3つの作用がある 吸着作用 分散作用 乳化作用 → これらが総合的に働いて、衣類や食器などの汚れを落とす  [構造] 「親水性」水になじむ部分 「親油性」油になじむ部分 1つの分子の中に水になじみやすい「親水性」と、油になじみやすい「新油性」の2つの部分を持ち合わせる。この構造が本来、水と油のように混じり合わないものを、混ぜ合わせるのに役に立ち、汚れを落とす洗浄の働きをする。

[種類と特徴] 種類 陰イオン(アニオン) 水に溶けたときの親水基の性質 マイナスの電荷を持つ 特徴 石けんなどを含む最も代表的な界面活性剤で、洗浄力が高く泡立ちもよい。洗濯用洗剤に主に用いられる。 種類 非イオン(ノニオン) 水に溶けたときの親水基の性質 イオンに解離しない 特徴 親油基と親水基のバランスを変えることが可能で、その性質をコントロールしやすい。 種類 陽イオン(カチオン) 水に溶けたときの親水基の性質 プラスの電荷を持つ 特徴 柔軟剤などに用いられる。 種類 両性(両性イオン) 水に溶けたときの親水基の性質 プラスとマイナスの両方の電荷を持つ 特徴 ほかの界面活性剤と組み合わせて台所用洗剤などに用いられる。

バイオIOS が新技術たるゆえんとは

バイオIOSは、界面活性剤の原料としてほとんど使われてこなかったものを
利用できるようになったことが最大のポイントだ。

界面活性剤の原料は、様々な植物油脂がある中で、
たった5%しかないヤシやパームの実から採れる油の一部から作られている。
他の油では水に溶けない、固まるなど界面活性剤として機能しない。

  • 和歌山市の花王エコラボミュージアムに隣接した温室(植物・バイオマス研究棟内)。花王製品の原料に使われているアブラヤシやココヤシなど約60種の植物が生育されており、次世代に向けた植物由来原料の研究を行っている

洗浄剤は水に溶けなければ性能が出ないため、何十年も界面活性剤業界の課題となっていた。

これまで界面活性剤の原料としてほとんど使われてこなかったアブラヤシの実から採れる
固体部分のバイオマスを利用できるようになることで、
原料の確保がしやすくなり、森林伐採などの環境破壊を食い止められる可能性がある。

「もちろん少量で強力な洗浄力を発揮することも大きいです。大量に使う必要がないので衣類にも残りにくく、
すすぎにかかる水の量も少なく済むので環境にかかる負荷も小さくなります」(坂井)

『次世代の界面活性剤 バイオIOS 3つのPOINT』 ①汚れにすばやく吸着し、洗浄後の対象物にも残らない ②未来にも使い続けられる洗浄基剤 ③食用のパーム油を採取した際に使われなかった部分が原料。食用と競合しない

バイオIOS開発における2つのターニングポイントとは

バイオIOSの製造は非常に難しいものであった。
わずかな条件の差で固まったり変色したりするものを高濃度で安定的に作れる組成を
見つけたことが技術的なターニングポイントだ。

そして第2のターニングポイントは、“事業”として進めていくと決まったこと。

それまでの商品開発は既存の商品の成分をより良いものに置き換えていくという発想だった。

ところが、バイオIOSはこれまで使っていた界面活性剤とは化学構造も性質も全く違う。
商品として世に出すには一から考え直す必要があるため、商品開発部は難航を極めた。

そこで坂井は堀へベテランならではのアドバイスを送る。

「構造が違うなら、その機能に合った用途で落とし込む発想に変えようとアドバイスしてくれたんです」(堀)

今まであったものと置き換えるのではなく、
バイオIOSにしかできないことをやろうという視点が示されたことで、
流れがガラリと変わった。そこから設備投資も始まり、
堀と藤岡を中心に、バイオIOSの開発はどんどん突き進んでいく。

坂井は、内心大したものではないと当初は考えていたという。

「ところが意外や意外、業界を震わせるものになるぞ!と」(坂井)

長年、界面活性剤の世界会議に参加してきた坂井。
世界中の研究者たちが頭を悩ませてきた課題の解決の糸口が見えたことが何より嬉しかった。
でも、そこで満足する堀と藤岡ではない。

「まだ正直、大成功だとは思っていません。まだまだこれからです」(堀)

堀は入社以来、ケミストとして一貫してバイオIOSの研究に取り組んできた。
職種や立場のちがう藤岡とタッグを組むことで、お互いを補完しながら進んでこれたという。

「家族よりも長い時間をともに過ごしてきました。
もちろん先輩として尊敬するところはたくさんありますが、
基本的にフラットな関係で研究に没頭できるんです」(堀)

堀のすごいところは技術面でもスケジュール面でもあまりに高いハードルが続く中、
常に前と上しか見ていなかったところです。
失敗の連続であっても、絶対に引きずらない。そんな堀のおかげでここまで来れたと思います」(藤岡)

プロの研究者集団に根付く花王の技術者魂

バイオIOSひとつとっても、基礎から商品開発まで100人単位が関わる一大プロジェクトだ。
藤岡と堀は自ら担当者として関わりながら、
多くの人との絆ができたのは花王という会社にいたからだと感じているという。

「自分一人でできることなんて知れています。基礎研究、生産技術の開発、工場の設計、生産オペレーター……
そういったさまざまな立場の人との信頼関係を築きあげることができたのは大きい」(藤岡)

「花王は研究者集団。さまざまな立場の研究者との絆は、
今後の研究者人生でも大きな糧になっていくと思う」(堀)

また、入社間もないころから「いつか自分の手で世界に通用する界面活性剤を出す」を目標にしてきた坂井は、
入社27年目にして初めて実現できたことが嬉しいと話す。

「花王は本質研究を創業以来大切にしている会社。
それこそどこの大学にも負けないような研究をしているので、
界面化学に関わる大学の先生や他企業の研究者たちが仲間になって助けてくれるようになりました。
花王にいたからこそ開発できた技術だと実感しています」(坂井)

創業から130年、一貫して社会課題に応え続けてきた花王。
「“よきモノづくり”を通じて人々の豊かな生活文化の実現に貢献する」という創業者の思いは、
「走りながら考える」花王の技術者魂として根付いている。

(制作:NewsPicks Brand Design 執筆:宝水幸代 編集:奈良岡崇子 撮影:小嶋あきら デザイン:九喜洋介)

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