日本橫濱橡膠公司透過與國立研究開發法人產業技術綜合研究所（簡稱「產綜研」）、先端素材高速開發技術研究組合（ADMAT）進行聯合研究，開發出了透過生物乙醇生成丁二烯的觸媒系統，並擁有全球最高的生產效率。另外，還利用生成的丁二烯成功合成了丁二烯橡膠。丁二烯是合成橡膠（輪胎的主要原料之一）的主要成分，目前主要作爲石油精煉的副產物用於工業生產。透過確立利用來自生物資源的生物乙醇的技術，有望人類社會降低對石油的依賴，促進永續發展。
透過新開發的技術合成的丁二烯橡膠
本次開發爲國立研究開發法人新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）的「超先端材料超高速開發基礎技術專案（超超PJ）」的委多益務。超超PJ的目標是，透過積極利用計算科學和人工智慧（AI），與以前憑藉經驗和直覺實施的材料開發相比，將開發週期縮短了約1/20。
透過超超PJ推進的「計算科學技術」、「程序技術」和「尖端測量技術」實施了三位一體的開發，首先，在「計算科學技術」方面，爲探索利用生物乙醇儘可能多地生成丁二烯的金屬氧化物觸媒，透過基於AI的量子化學計算實施了初步篩選。
要想利用生物乙醇生成丁二烯，需要經過多個階段的反應，研究小組將其分成5個階段，對各個階段的反應進行嚴密計算應答，組合使用特定金屬氧化物的方式最佳。接下來，爲了探索金屬氧化物的最佳配混狀態和反應條件，利用「程序技術」和「尖端測量技術」實施了在多種條件下進行試驗的觸媒快速評測，以及高速測量各種條件下的反應性的高通量實驗，由此發現了活性成分在觸媒擔體中的分佈和數量等觸媒製備條件以及溫度等反應條件的最佳方案。
此次在極短的時間内發現了擁有全球最高生產效率且活性非常高的觸媒系統，成功驗證了資訊科學在觸媒開發中的有用性。今後計劃利用更加高級的AI技術構築基於計算科學的觸媒資訊科學的基礎，同時結合多樣本高速起伏同步評測技術和高速測量技術實施高通量實驗，以在2030年使源自生質的合成橡膠實施實用化。
超超PJ推進的「計算科學技術」、「程序技術」和「尖端測量技術」的開發週期
文：JST客觀日本編輯部翻譯整理
