ビスフェノールA（BPA）は、透明で硬いプラスチックの製造に使われる化学物質です。
しかし、BPAは内分泌かく乱物質であり、さまざまな健康への悪影響との関連が指摘されています。
BPAを含むポリカーボネートが水や熱にさらされると、化学結合が分解し、BPAがプラスチックから溶け出して害を及ぼす可能性があります。
研究者たちがプラスチックに代わる分子を探すなか、健康リスクだけでなく環境への影響も考慮することが重要だと、米国の高分子化学者は述べています。
ビスフェノールA（BPA）は、硬く透明なプラスチックの製造に広く使われる化学物質です。内分泌かく乱物質であり、さまざまな健康への悪影響との関連が指摘されており、心血管疾患や糖尿病などが挙げられます。2013年、米国政府は食品に接触する乳幼児向け製品での使用を禁止しました。対象には、哺乳瓶や粉ミルクの包装などがあります。
当時、米国食品医薬品局（FDA）は、成人については一定量の曝露は安全だと結論づけました。しかし、欧州食品安全機関を含む他の保健機関は、FDAが安全とみなすBPAの量でも、成人に健康への悪影響を及ぼす可能性があると結論づけています。
2022年6月上旬、FDAは成人にとって安全なBPA曝露量を再検討する方針を示し、食品に接触するプラスチックでのBPA使用に関する指針を見直すと発表しました。
私は合成高分子化学者として、新しい高分子の設計についてよく考えています。特に、持続可能な方法で設計することに重点を置いています。健康への懸念がこれほど大きいのなら、企業がBPAを別の化学物質に置き換えればよいのではないか、と考えるのは自然なことです。BPAがプラスチックに欠かせない成分となっている理由は、健康リスクをもたらす理由と同じで、分子の化学構造にあります。
BPAとは何か？
BPAは、炭素環が2つ連なり、その両端に酸素と水素が結合した小さな分子です。BPAは他の炭素系分子と反応して長い鎖を形成し、BPA分子同士は小さな化学結合でつながります。
世界で生産されるBPAのほぼすべてはプラスチックの製造に使われ、その大半はポリカーボネートと呼ばれる特定の種類です。BPA由来のポリカーボネートは透明で非常に強く、軽量です。また、非常に高温になるまで溶け始めたり、構造の強度を失ったりしません。こうした特性から、ポリカーボネートは眼鏡のレンズから水筒まで、幅広い用途に適しています。
すべては構造にかかっている
化学では、構造がすべてを左右します。物質ごとに性質が異なるのは、その化学構造が違うためです。
BPAポリマーが硬いのは、BPA分子内の炭素環自体が硬いためです。これに対し、ポリエチレンは、レジ袋の材料に使われる薄く柔軟な素材です。ポリエチレンを構成する分子の長い繰り返し鎖は非常に柔軟です。そのため、ポリエチレンから作られるプラスチックもよくしなります。
BPAはどのようにプラスチックから溶け出すのか？
BPAプラスチックの製造時には、BPAの個々の分子のほぼすべてが化学的にプラスチックと結合しています。そのため、食品容器や水筒から溶け出すBPAの大部分は、プラスチックがゆっくりと分解することによって生じます。
BPAポリカーボネートが水や熱にさらされると、たとえばプラスチックボトルを食器洗い機に入れた場合などに、BPA分子同士をつなぐ化学結合が、加水分解と呼ばれる過程で分解することがあります。独特の構造を持つBPAポリカーボネートは、一般にポリエチレンなどのプラスチックより加水分解を受けやすいのです。
加水分解は化学的なレベルでプラスチックを分解し、少量のBPA分子を環境中に放出します。ある研究では、ポリカーボネート製ボトルを洗う過程で、水1リットル当たり0.2～0.3ミリグラムのBPAが溶け出すことが分かりました。参考までに、この濃度は、飲料水に含まれるカルシウムやナトリウムの濃度の数百分の一です。
BPAに代わる物質を探す
BPAは内分泌かく乱物質であり、体内のホルモンの働きを乱します。BPAを摂取した場合の健康への悪影響や、水にさらされると分解する性質を踏まえ、化学者たちは長年、代替物質を探してきました。
新しいプラスチックを設計するうえで大きな懸念となるのは、BPAを別の分子に置き換えても、健康への悪影響がなくなるとは限らないことです。BPAの化学構造が素材の性質を決めるのと同様に、その構造が生物学的な悪影響を引き起こします。BPAのような内分泌かく乱物質は、天然のホルモンと構造が似ているため、内分泌受容体に結合し、活性化させることがあります。
ビスフェノールFなど、構造が似た化学物質に置き換えた場合について、研究では、BPAと同様の健康影響が生じることが示されています。
化学構造が異なる新しい分子に置き換えるのも簡単ではありません。そうすると、プラスチックはBPAポリカーボネートの望ましい特性を失ってしまうからです。しかし、有望な新しい研究も進んでいます。その一つは、硬質のバイオ由来分子と二酸化炭素ガスを反応させてポリカーボネートを作る方法に注目しています。
ポリカーボネートは現代生活の至るところで使われています。研究者が新しい材料を開発する際には、EPAがBPAについて取り組んでいるように、健康リスクだけでなく、環境への影響も考慮することが重要です。
