人工のクモ糸素材「QMONOS®」の量産技術を確立へ
―世界初、月産100キロの試作研究設備が稼働―
2013年11月28日
NEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）
スパイバー株式会社
小島プレス工業株式会社
NEDOの事業の支援を受け、脱石油の次世代素材として注目を集める、クモの糸の主成分（フィブロイン(*1)）をベースとするバイオ素材QMONOS®（*2）の量産技術確立に取り組むスパイバー(株)と小島プレス工業(株)の試作研究設備が完成、稼働を開始しました。設計、生産、評価までを一貫して行える世界で唯一の試作研究設備で、月産100kgのQMONOS生産能力を有し、これまでの研究成果を実際の量産プロセスの中で実証します。
クモ糸素材は、石油に頼らない次世代素材として、世界規模で研究が行われていますが、コストや培養速度などの課題から実際の量産化には至っていません。
スパイバーと小島プレス工業は、同設備においてフィブロインの構造タンパク質の分子設計から、微生物を用いたタンパク質原料生産、繊維化・樹脂複合化、部品や製品の試作評価、そして評価結果の分子設計へのフィードバックを一貫して行うことで、QMONOS®のさらなる量産と、安定した供給を目指します。
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試作研究設備 外観 -
QMONOS® 試作工程
- (*1) フィブロイン：繊維を形成するタンパク質であり、昆虫やクモ類がつくる糸の主成分。
- (*2) QMONOS®：フィブロイン由来のタンパク質をベースとした次世代バイオ素材。繊維、フィルム、ゲル、スポンジ、パウダー、ナノファイバーと様々な形態に加工することが可能。鉄鋼以上に強靱で、ナイロン以上の柔軟さを兼ね備えることが可能。衣類のみならず、工業製品から人工心臓まで、様々な分野での活用が期待される。
1．背景
クモの糸は、世界で最もタフな繊維です。また、エネルギー問題、環境問題などが人類社会の大きな課題となるなか、その性能だけではなく、原料を石油に依存しない環境負荷の極めて少ない次世代素材として注目されており、工業化が期待されています。しかしながら、人工的なクモ糸を工業部材や製品を試作できる規模で生産可能とする技術は確立されておりませんでした。
クモの糸を人工的につくりだすためには、多くの技術革新が必要でした。研究チームでは約350種類もの遺伝子を合成し、菌株の改変、培養条件の最適化をはかることで、研究開始時から比べて約3,000倍の生産効率を達成しました。さらに、環境負荷や人体への毒性が高く、価格も高いフッ素系溶媒を一切用いることなく、既に工業分野において実績のある他の溶媒を用いてクモ糸の成分のタンパク質を溶解し、安定的に紡糸する新技術の開発に成功。量産化可能な基本製造プロセスを、世界で初めて確立いたしました。これは、近い将来、高機能且つ、脱石油で低エネルギー生産が可能でサステイナブルな「タンパク質」を、人類が「素材」として使いこなせる時代を切り拓くための大きな一歩となります。
2．試作研究設備の稼働
この度、NEDOイノベーション実用化ベンチャー支援事業の取り組みの一環として、建設が進められ、竣工・稼働する試作研究設備（PROTOTYPING STUDIO※1）は、これまでの研究において実証したクモの糸の人工的な量産に関わる基本製造プロセスを、実際の設備において実証することを目的としています。クモ糸をはじめとするフィブロインなどの構造タンパク質の分子設計から、微生物を用いたタンパク質原料生産、繊維化・樹脂複合化、部品や製品の試作評価、そして評価結果の分子設計へのフィードバックを、ひとつの拠点で一貫プロセスとして開発できる世界初の試作研究設備として設計されており、競争力の源泉である、多分野横断的な研究開発・事業推進体制をパイロットスケールでの体現が可能となっています。
同設備では、11月28日、大規模培養・精製設備、そして月産100kgのQMONOS®生産能力を持つ紡糸設備、複合材料を試作するためのプリプレグマシン、各材料の基礎評価設備等の中核的な設備が稼働を開始。今後、製品開発の幅を大きく広げるため、試作用編み機、試作用織り機、プリプレグ加工成形機等を順次追加導入し、QMONOS®のさらなる実用化、量産化に向けた研究開発を実施します。
3．QMONOS®量産に向けて
QMONOS®の量産に向け、スパイバー株式会社と小島プレス工業株式会社は、本日付けで次世代バイオ素材の包括的共同事業化契約を締結し、来年度中にジョイントベンチャーを設立。ジョイントベンチャーの設立以降は、QMONOS®の事業化にかかる全ての機能はこのジョイントベンチャーが担うことになります。
同ベンチャーでは、PROTOTYPING STUDIO内に年産10トン規模の生産能力を持つQMONOS®パイロットラインを2015年中に増設・稼働させ、国内のみならず世界に向けたQMONOS ®供給実現を目指します。
4．お問い合わせ先
（本プレスリリースの内容についての問い合わせ先）
NEDO 技術開発推進部 担当：眞鍋 TEL：044-520-5173
スパイバー株式会社 担当：広田 TEL：0235-25-3907, 070-5626-1477
小島プレス工業株式会社 担当：高山 TEL：0565-34-6523
（その他NEDO事業についての一般的な問い合わせ先）
NEDO 広報部 担当：遠藤、木内 TEL：044-520-5151 E-mail：nedo_press@ml.nedo.go.jp
【用語解説】
- ※1：PROTOTYPING STUDIOは、「試作」を行うことを目的とする設備として建設されております。ここから創り出されるQMONOS®をはじめとする新素材や、それらを使った複合材料だけでなく、それらを生産、加工、成形、評価するための設備自体も「試作」の対象です。敷地面積は約2,500平米、床面積は約1,000平米。総投資額は約9億5,000万円（うち、NEDOイノベーション実用化ベンチャー支援事業の総額約6億6,000万円分のうち2/3はNEDOによる助成、約1億2,000万円が山形県の助成金の対象）となります。