2018年に世界で発生したプラスチック廃棄物のうち、46%は包装によるものでした。
2050年までに食料需要は倍増し、食品廃棄物とその包装プラスチックによる廃棄量が増加するでしょう。
リサイクルが可能で、または生分解するような、より持続可能な素材が必要とされています。
ケンブリッジ大学の研究者らは、豊富で持続可能な植物性タンパク質からプラスチックを作る方法を見いだしました。このプラスチックは、クモの糸のような見た目をしています。
プラスチックは非常に有用な素材です。現代社会に大きな恩恵をもたらしてきました。しかし、過去数十年にわたって製造されてきたプラスチックの量は前例のないもので、深刻な環境汚染を引き起こしています。
包装だけで、3億4000万トンのうち46%を占め、2018年に世界で発生したプラスチック廃棄物の量に相当します。プラスチックのリサイクルは近年大幅に増加していますが、今日使用されているプラスチックの大半は使い捨てで、リサイクル不可能かつ生分解しないものです。
2050年までに食料需要は倍増するでしょう。これにより、食品廃棄物とその包装プラスチックによる廃棄量が増加する可能性が高く、廃棄物処理の負担が、より貧しい国々に非常に大きくのしかかるでしょう。
環境破壊の問題に取り組むためには、リサイクル可能、または生分解するような、より持続可能な素材が必要です。植物由来のプラスチックが急増していますが、その多くは工業的プロセスを用いてのみ堆肥化が可能で、家庭で堆肥化することはできません。
現在、研究者らがケンブリッジ大学で、豊富で持続可能な植物性タンパク質からプラスチックを作る方法を見いだしました。クモの糸に着想を得たこのフィルムは、他のプラスチックと似た方法で機能しますが、家庭で堆肥化することができます。
プラスチックの種類
食品包装に一般的に使用される合成で非生分解性のプラスチックには、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリスチレン（PS）、結晶性ポリエチレンテレフタレート（CPET）などがあります。
PETの処理には、主に機械的および化学的リサイクル技術といった方法が確立されていますが、世界のプラスチックの大半は依然として埋め立て処分されています。PETが分解するまでには数百年かかることがあり、生分解しません。つまり、長年にわたって生態系を汚染し続ける可能性があります。
プラスチックの製造には多くのエネルギーが必要です。さらに、プラスチックが廃棄されると、地球温暖化、温室効果ガスの排出、海洋生物への被害など、環境破壊を引き起こします。
一方で、生分解性の植物由来のプラスチックも存在します。例えば、ポリ乳酸（PLA）、ポリブチレンサクシネート（PBS）、ポリカプロラクトン（PCL）、ポリヒドロキシアルカノエート（PHA）などがあり、これらは非再生性ポリマーよりも環境に優しいものです。
PLAポリマーは再生可能な資源から製造され、リサイクルおよび堆肥化が可能であるという利点があります。このため、PLAはPET、PS、CPETよりもはるかに環境に優しい素材といえます。ただし、長期的な耐久性と安定性は、合成素材と比べて低くなっています。
新素材
今回の研究では、大豆タンパク質などの生分解性かつ再生可能なポリマーを利用し、他の植物由来プラスチックに代わりうる新素材を作製する可能性を検討しました。
研究者らは植物由来のプラスチックを作製し、ナノ粒子（100万分の1メートル未満の粒子）を加えました。これにより、素材の構造を制御して柔軟なフィルムを作ることができ、分子レベルでクモの糸に似た素材になりました。研究者らはこれを「ヴィーガン・スパイダーシルク」と名付けました。
研究チームは、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡などのさまざまな技術を用いて、フィルムの構造を調べました。
研究チームは、バリア性や吸湿性などの重要な特性を分析しました。その結果、ナノ粒子が、強度や長期的な耐久性と安定性など、さまざまな特性を大幅に向上させることがわかりました。
環境により配慮した製造プロセスを採用し、素材自体も持続可能な材料から作ることで、大幅なエネルギー削減が可能になります。これは今回の研究で最も注目すべき点の一つです。
この新素材は、再生可能な資源から得られ、包装をはじめとする多くのエンジニアリング用途に適した向上した特性を備えた素材を導入することで、プラスチック汚染が環境にもたらしてきた問題の一部を解決する助けとなる可能性があります。
この研究は、天然資源を利用し、エネルギー消費を抑えながら、持続可能な包装素材の生産を拡大するのに役立つ可能性があります。同時に、埋め立てに送られるプラスチックの量を減らすことにもつながります。
