生分解性プラスチックの専門家概観:事実、歴史、用途
一般的な認識とは異なり、多くのプラスチックは適切な条件下で生分解可能です。 生分解性プラスチックとポリマーの概念は1980年代初頭に登場しました。
バクテリアによる分解
プラスチック分解バクテリアの研究は1975年に遡ります。日本の科学者たちがナイロン工場の排水プールからフラボバクテリウムの一株を分離しました。彼らはフラボバクテリウムとシュードモナスの2種のバクテリアを特定し、これらがナイロンを単量体に分解するナイロナーゼ酵素を生成することを発見しました。これらの微生物は1935年のナイロン発明以前には存在しなかったことから、産業廃棄物が生物学的イノベーションを促すことを示しています。
生分解は主にバクテリアなどの生物によってプラスチックを分解することに依存します。
生分解性プラスチックは2つのカテゴリに分類されます。第一に、再生可能原料から作られる真のバイオプラスチック(ポリ-3-ヒドロキシ酪酸(PHB)、ポリヒドロキシ吉草酸(PHV)など)。第二に、従来の石油化学プラスチックに生分解性添加剤を配合して微生物分解を加速させたもの。芳香族ポリエステルは微生物に強い耐性を持ちますが、脂肪族ポリエステルは加水分解性エステル結合のおかげで容易に生分解します。最も広く使用されているバイオプラスチックの一つはポリ乳酸(PLA)で、トウモロコシ、タピオカ、サトウキビなどの再生可能作物から作られる熱可塑性脂肪族ポリエステルです。名称に「酸」とありますが、PLAはポリ酸ではなくポリエステルであり、世界のバイオプラスチック消費量で第2位です。
生分解性ポリマー
生分解性ポリマーが分解されるとき、CO₂、N₂、H₂O、バイオマス、無機塩などの無害な最終生成物を生成します。 これらの材料は天然由来または合成由来で、通常エステル、アミド、エーテル結合から構築されます。分解経路は分子構造に依存し、製造時に縮合反応や開環重合で達成されることが多いです。
生分解性 ≠ 堆肥化可能
「堆肥化可能」とは特定条件下で堆肥や腐植に変化する材料を指し、「生分解性」は単に生物によって分解可能であることを意味します。再生可能原料からバイオプラスチックを生産する効率性については活発な議論が続いています。
堆肥化可能プラスチック
PLA 1kgの生産には約2.65kgのトウモロコシが必要です。従来ポリマーの多くをトウモロコシ由来PLAで置き換える世界年間生産量2.7億トンは、食糧供給から約7.155億トンのトウモロコシを転用することになります。これは気候変動による収穫量減少の中で起きており、現在トウモロコシの40%がエタノール、35%が飼料、ごくわずかしか人間の消費に回っていません。
プラスチックを消化するバクテリアが廃棄物管理の完全な解決策ではないものの、炭化水素を分解する驚異的な能力を示しています。
生分解性プラスチックは、包装、ボトル、瓶、エアピローインサート、ティーバッグ、鉛筆削り、ペンなど幅広い消費財に採用されています。
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