脚光を浴びる生分解性プラスチック、研究の第一人者が語る日本の現在地

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静岡県初島沖の海底に眠るさまざまなプラスチック(NEDO先導プログラム〈東大・JAMSTEC〉)

ワンウェイプラスチックに依存したライフスタイル見直しへ向けた機運が高まるなか、再生可能な植物成分を原料とするバイオマスプラスチックや、その中でも自然環境下で分解する機能を持つ生分解性プラスチックが脚光を浴びている。企業の製品開発も加速するいま、基礎研究の世界には生分解性をめぐる課題や可能性はどう映るのか。東京大学の岩田忠久教授に聞いた。

再び脚光 今度こそ長期的な視線で

―ここにきて注目を集める生分解性プラスチックですが、研究開発は1980年代にさかのぼるそうですね。

環境にやさしいプラスチックというコンセプトで最初に研究開発が進められたのは生分解性プラスチックでした。しかし開発当時は、倉庫に保管している間に分解してしまったり成型技術やコストの問題から実用化に至りませんでした。その後、プラスチックの焼却処理による二酸化炭素(CO2)排出増による地球温暖化問題がクローズアップされたことをきっかけに、プラスチック研究の主流は再生可能なバイオマスを原料とするバイオマスプラスチックに移ったのです。しかし、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレートといった石油合成プラスチックに代わる高性能なバイオマスプラスチックはいまなお開発されていません。

ーこうしたなか、海洋プラスチックごみによる環境汚染が世界的に関心を集め、再び生分解性プラスチックに目が向けられていると。

そうです。もし、ここで過去のようにコストが高い、成型加工性や物性が良くないといった理由で開発を投げ出してしまうようなことがあれば未来永劫、生分解性プラスチック開発は進展しません。社会のニーズに応えるような製品をすぐに生み出すことはできません。我々研究者だけでなく、国や企業も長期的な展望を持って開発を持続する姿勢が問われていると感じます。

用途に合わせた生分解性速度の制御

―ご自身は高性能な生分解性プラスチックの開発などに取り組んでいるそうですが、どのような研究なのですか。

製品として使用している間は生分解されることなく優れた物性を長期にわたり発現し、環境中に流出した場合のみ生分解が始まる『生分解性開始スイッチ機能』の開発と目的に応じた『生分解性速度のコントロール』を目指しています。

―あたかもスイッチをON・OFFするように生分解性を始められ、さらに使用用途に応じて生分解性の速度をコントロールするようなことが可能なのですか。

生分解性の開始スイッチについては、いままさに研究を本格的に開始しているところです。生分解は環境中の微生物が分泌する酵素がプラスチックにアタックし、分子鎖を切断することで生じます。しかし、どこにでも生分解性プラスチックを分解する微生物が存在するわけではありません。私たちは、生分解性プラスチックの中に、自らを分解する酵素を埋め込み、環境中に流出したら、いつでもどこでも分解が始まる酵素内包生分解性プラスチックを開発しています。

東京湾で生分解性を検証した高強度繊維。こちらは分解前
こちらは分解から21日目のもの

生分解性速度の制御に関しては、プラスチックの構造の観点から研究を進めています。プラスチック材料は分子鎖がきちんと並んだ結晶領域と、毛糸のように無秩序に絡み合って存在する非晶領域から構成されています。一般的に酵素は分子鎖間にすき間の多い非晶領域の分子鎖から分解を始める特性があります。つまり、材料中の結晶の量を変えることで、生分解性の速度を制御できるのです。

―製品用途や使用後の環境に合わせて生分解性の速度を「設定」できるわけですね。

そのような機能を目指しています。生分解性の速度は使用用途によって自在に変えられることが必要です。例えば砂漠の緑化のために生分解性プラスチックを用いて保水していたとします。この場合は、長い期間をかけて分解されるものでなければいけません。逆に、海に流れ出たプラスチックはすぐに分解するのが望ましい。どのような環境下で、どれぐらいの時間をかけて分解するかを正確に把握する必要があるのです。

初島沖で実証中

2019年9月には生分解性プラスチックやバイオマスプラスチック、石油合成汎用プラスチックからなるフィルムや繊維など74種類を、静岡県の初島沖に沈めたそうですね。分解性の実証のためですか。

これらは約850メートルの海底に沈めました。1、2年後に引き上げて、本当に深海で生分解するのか、どのような微生物が付着しているかなどを報告したいと思っています。

まずは種類を増やす

―生分解性プラスチックをめぐる課題や今後のカギとなる基礎研究についてどうお考えですか。

まずは生分解性プラスチックの種類を増やすことです。現在、開発されている生分解性プラスチックは、ポリ乳酸や微生物産生ポリエステル、化学修飾デンプンがほとんどで、世界のプラスチック生産量が4億トンに迫るなか、これらすべてを合わせても100万トンにも満たないのが現状です。結晶性高分子、あるいは非晶性高分子のいずれかにかかわらず、多種多様な生分解性プラスチックの開発が必要不可欠です。
 さらに、バイオマスを出発原料とし、かつ生分解性も有する生分解性バイオマスプラスチックの開発が望まれます。しかし、バイオマスプラスチックの生産は今のところ多額のコストを要します。企業の開発や実用化に期待するだけでなく、オールジャパンで取り組む姿勢が大切と考えます。省庁の壁、企業の壁、アカデミアの壁、協会の壁を乗り越えて、知見が共有されることを期待します。

高性能な生分解性プラスチック開発に取り組む岩田教授

特徴を分かりやすく発信せよ

―一般消費者に分かりやすい情報発信もカギとなりますね。そもそも生分解性プラスチックとバイオマスプラスチックの違いは十分に理解されているとは言い難い。

生分解性プラスチックとバイオマスプラスチックは環境に優しいプラスチックとして、ひとくくりにされがちですが、決して同じではなく、生分解性という『機能』に着目するか、あるいは石油からバイオマスへの原料転換に着目しているかによって本来は全く異なるコンセプトのプラスチックです。特にバイオマスプラスチックは植物由来であることをアピールされることが多いため、すべてが環境中で分解されるような印象を与えがちですが、まずはそうではないことを理解してもらう必要があります。

―例えばどんな取り組みが期待されますか。

違いを容易に理解できる識別表示制度などの環境整備が、新たな素材を社会に普及させるカギと考えています。生分解性プラスチックであることを示す『グリーンプラマーク』、バイオマスプラスチックであることを示す『バイオプラマーク』の普及が望まれます。そのためには教育、啓蒙活動が重要になります。

―さまざまな課題が克服されれば社会にどのようなインパクトを及ぼすのでしょうか。

もはやプラスチックが存在しない世界は想像できませんし、現実的に無理だと思います。したがって、プラスチックと人類および地球環境は共存していかなければなりません。まずは、プラスチックは可能な限り回収し、リサイクルすることが必要です。

私たちの暮らしを支えるプラスチック製品。可能な限り回収し、リサイクルされるが…

しかし、環境中へ放出される可能性の高いものには生分解性という機能を、あるいは焼却されてしまうものにはバイオマスという素材を、適材適所で用いる発想が必要不可欠です。リサイクルと生分解性プラスチックの双方を推進することで、美しい地球環境を将来にわたり残すことが可能になるでしょう。さらに、再生可能な植物バイオマスから高性能なバイオマスプラスチックを生産することができれば、持続可能な未来が実現できるでしょう。

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