2025.02.14
国際科学雑誌「Chemosphere」に掲載 環境への影響が懸念される有機フッ素化合物（PFAS）の焼却試験から、分解処理に関する科学的知見を創出
焼却試験により、適切な分解条件や不十分な分解による意図しない副生成物の発生等を突き止める
【本件のポイント】
- 有機フッ素化合物（PFAS）は、近年、環境中での残留性やヒトを含む生態系への影響が懸念されている化学物質として国内外で規制の動きが強まっている。
- 焼却試験により、ペルフルオロオクタン酸（PFOA）およびペルフルオロオクタデカン酸（PFOcDA）は850℃以上で、国際条約等で求められる高い分解率（99.999%超）を示した。他方で、700℃以下では十分に分解せず、複数の副生成物の発生が増大した。
- 副生成物には炭素数が少なくなった化合物やエーテル結合を含む化合物がみられた。特に、副生成する短鎖の有機フッ素化合物は、気相中へ移行し環境中へ排出される可能性が示唆された。
【本件の概要】
龍谷大学大学院理工学研究科の村上太一さん（修士課程2年）を筆頭著者として、本学先端理工学部卒業生の斎藤直也さん、国立環境研究所の松神秀徳主幹研究員、京都大学大学院工学研究科の高岡昌輝教授、本学先端理工学部の藤森崇教授からなる共同研究チームは、近年環境中での汚染問題が懸念されている有機フッ素化合物（PFAS）の中でも規制が進んでいるペルフルオロオクタン酸（PFOA）およびペルフルオロオクタデカン酸（PFOcDA）に対し焼却試験を行い、結果として精密な分解率や温度依存的な副生成物の発生挙動を明らかにしました。同研究成果は国際科学雑誌「Chemosphere」に掲載されました（2025年1月29日公開）。
【掲載論文】
ー 英 題：Destruction of Perfluorooctanoic Acid (PFOA) and Perfluorooctadecanoic
Acid(PFOcDA) by Incineration: Analysis of the By-Products and Their
Characteristics
ー 和 題：焼却によるペルフルオロオクタン酸（PFOA）とペルフルオロオクタデカン
酸（PFOcDA）の分解： 副生成物の分析とその特性
ー 著 者：村上太一1、斎藤直也1、松神秀徳2、高岡昌輝3、藤森崇1（責任著者）
ー 所 属：1. 龍谷大学先端理工学部・理工学研究科、2. 国立環境研究所、
3. 京都大学大学院工学研究科
ー 掲載誌：国際科学雑誌「Chemosphere」Volume 373（Elsevier社）
ー ＤＯＩ：https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2025.144165
※オンライン掲載：2025年1月29日
ー 研究支援：（独）環境再生保全機構環境研究総合推進費（JPMEERF20213002）
【研究成果・手法】
純物質を用いたラボスケールでの焼却試験で得られた結果は、PFOA等のカルボン酸を含む有機フッ素化合物であるペルフルオロカルボン酸類（PFCAs）の適切な分解条件を決める際の科学的知見となります。試験の結果、PFOAおよびPFOcDAともに850℃以上で、国際条約等で求められる高い分解率（99.999%超）を示しました。本研究では、この99.999%超の高い分解率まで定量的に評価した点が特色といえます。これは元の物質量の10万分の1を下回る量を分析することを意味し、今回の実験系の場合数十～数百ナノグラムオーダーでの分析精度が求められます。また、本研究で得られた700℃以下の不十分な分解条件において副生成する複数のPFCAsの温度依存的な発生挙動の知見は、他に類例のないデータです。副生成物として元物質より炭素数が短いPFCAsやエーテル結合（R-O-R’）を持つPFCAs等が定量されました。特にPFOAやPFOcDAにはないエーテル結合を持つPFCAs（PFECAs）の副生成は、これまで報告例のない新知見と考えられます。論文中では、元物質の分解過程で発生した低分子のフッ素化合物であるテトラフルオロエチレン（TFE, C2F4）等が温度依存的に反応して副生成物が生じている可能性を議論しています。以上より、分解対象の物質だけでなく副生成物質をも考慮した分解処理の重要性が示唆されました。
ラボスケールでの焼却実験の工夫として、焼却後に実験装置から採取できるあらゆる場所からサンプルを回収して分析を行いました。具体的には焼却後の試料ボート中の残渣、炉心管の内壁、炉の出口下流側のガラスフィルター、吸着剤、気相中成分を回収するためのトルエンおよび水酸化ナトリウムの溶液等です。細分化した多媒体サンプリングにより、焼却後のPFCAsの分配挙動を把握することが可能となりました。副生成物を含めたPFCAsの分配挙動を比較した結果、炭素数が少ない物質ほど気相中への移行割合が大きくなる傾向が示されました。PFCAsの大気環境中への放出を回避する観点からも、確実な高温での分解処理が望ましいと考えられます。
【今後への期待】
今回対象としたPFOcDAは炭素18個が鎖状につながっており、炭素8個のPFOAよりも鎖の長い物質です。炭素数が9～21個のPFCAsを長鎖PFCA（LC-PFCA）と呼び、現在進行形で国際条約の規制対象となることが決定しています。したがってPFOcDAに関する焼却試験の結果は、今後必要となるLC-PFCAの焼却分解・挙動を理解するための先行的な知見を与えるものです。かつてない環境変動に晒される現代において、PFASをめぐる化学物質問題は喫緊の課題です。本研究成果が、現在だけでなく将来も含めたPFASの適切な分解処理のための計画立案の一助となることを願います。
【本件の概要図】■■■ 転載／加工可能な論文中の図（1点） ■■■
焼却試験により、有機フッ素化合物のPFOAおよびPFOcDAは850℃以上で高い分解率（99.999%超）を示した。他方で、700℃以下では十分に分解せず、複数の副生成物の発生が増大した。
＜研究内容に関するお問い合わせ先 ＞
龍谷大学 先端理工学部 環境生態工学課程 藤森 崇（ふじもり たかし）教授
E-mail: fujimori@rins.ryukoku.ac.jp
配信元：龍谷大学 研究部（瀬田）
Tel 077-543-7559
setaken@ad.ryukoku.ac.jp https://www.kenkyubu.ryukoku.ac.jp/