世界の生物医学・農業分野の研究室は、年間最大550万トンの研究室由来のプラスチック廃棄物の原因となっている可能性があります
リーズ大学は、2023年までに単回使用プラスチックを廃止することを約束しています
研究室から出るプラスチック廃棄物は、通常、滅菌処理の後に埋立処分されますが、リサイクルできるほど汚染されていないものもあります
ルーシー・ギリアムは、環境対策への強い情熱を持っています。現在、彼女はブリュッセルで環境交通政策に携わっています。しかし2000年代初頭、彼女はハートフォードシャーで分子微生物学者として働いていました。同分野の多くの人々と同様、ギリアムは大量の使い捨てプラスチックを消費していました。それは21世紀の科学において、コーヒーや残業と同じくらい日常的なものになっていました。
ギリアムは彼女自身の言葉によれば、一度しか使えない超滅菌フィルターピペットという種類のプラスチックの「超ヘビーユーザー」でした。私たちの多くが家庭生活で行っているように、彼女も反汚染運動家が「生産、使用、廃棄」モデルと呼ぶものの中で働いていることに気づきました。ピペットは山積みになり、そのプラスチック廃棄物はすべて彼女にとって間違っているように思えました。
科学が環境に与える影響は、彼女を悩ませるようになっていました。問題はプラスチックだけではありませんでした。例えば、新しい研究棟の屋根にソーラーパネルがないのはなぜか、また学会への飛行機移動が問題ではなく特典とみなされているのはなぜか、といったことも知りたいと思っていました。「いつもコーヒーを飲みながらそれについて愚痴をこぼしていました」とギリアムは私に語ります。「気候科学を研究しているのに、人々はあちこちに飛行機で移動している。どうしてそんなことがありえるのでしょうか。私たちは模範となるべきです。」
彼女はリサイクルプログラムの導入を試み、一定の成果を上げました。彼女はサプライヤーを招いて問題を話し合い、ピペット自体は使用後に廃棄されるとしても、ピペットが入っていた箱を研究チームが少なくとも再利用のために返却できる方法を考え出しました。しかし、それは戦いのように感じられました。進展が遅いと感じた彼女は、自分がどこで実際に変化を起こせるのかを考え始め、環境政策の仕事に移りました。
科学研究は、使い捨てプラスチックの目立たない使用者の一つであり、特に生物医学分野は非常に大量に使用しています。プラスチック製のシャーレ、さまざまな形や大きさのボトル、数種類の手袋、目も回るほど多様なピペットとピペットチップ、大量のサンプルチューブやバイアル。これらはすべて科学研究の日常の一部になっています。私たちのほとんどは、そうした機器を目にすることすらありませんが、それでも私たちは皆それに頼っています。それがなければ、私たちが日々使う知識、技術、製品、医薬品は存在しなかったでしょう。21世紀の生活に不可欠である一方で、非常に大きな汚染源でもあります。
2015年、エクセター大学の研究者たちは、生命科学部門の年間プラスチック廃棄物量を計量し、世界の生物医学・農業分野の研究室が年間550万トンの研究室由来のプラスチック廃棄物の原因となっている可能性があると推定しました。背景を説明すると、それは2012年に世界でリサイクルされたプラスチックの83%に相当すると指摘しています。
プラスチックの問題は、非常に耐久性が高く、分解しないことです。私たちはごみとして捨てますが、それはそこに残ります。現在、地球上には実際の人間よりもレゴのミニフィギュアの方が多く存在しているとも考えられており、これらのミニフィギュアは私たち全員より長く残るでしょう。これらのミニフィギュアや、ピペット、ボトル、ストローなどのプラスチック製品は、最終的に劣化しても、マイクロプラスチックと呼ばれる小さな、ほぼ目に見えない破片として残ります。マイクロプラスチックは化粧品や衣料繊維からも発生します。2017年の研究では、世界中の水道水サンプルの81%からマイクロプラスチックが検出されました。ここ数年、米国やフランスの山岳地帯で、研究者たちは雨の中からもマイクロプラスチックを発見しています。最近では北極圏でも見つかっています。
現代科学は使い捨てプラスチックとともに成長してきましたが、時代は変わりつつあります。今年の秋、スウェーデンの気候活動家グレタ・トゥーンベリに続いて「気候のための学校ストライキ」に参加した最初の若者たちが、学部課程に入学しました。大学は、これらの若者たちが科学研究の実施方法について、新鮮で時には厳しい問いを投げかけてくることを予想できます。同時に、Z世代（1990年代半ば以降に生まれた世代）の多くが現在博士課程を始めており、ミレニアル世代（1980年代初頭以降に生まれた世代）はますます多くの研究室を率いています。使い捨てプラスチックを撤廃し、さらにゼロカーボンを目指すことに取り組む大学が増えるにつれ、今後数年または数十年の間に、科学分野の廃棄物はますます注目を集めることになるでしょう。
ギリアムが研究職を離れてから状況がどれほど進んだかを示す例として、昨年11月、リーズ大学は2023年までに単回使用プラスチックを廃止することを約束しました。最近では、UCLも同様に、わずかに控えめな2024年を目標とすることを発表しました。これらの新しい方針は、キャンパスから使い捨てコーヒーカップを追放するだけでなく、日常的な科学機器の多くにも及びます。
リーズ大学の持続可能性プロジェクト担当官であるルーシー・スチュアートは、研究者の間の反応はまちまちだが、着実に前進していると述べています。「大学として私たちは、次世代を刺激するためにここにいます」と彼女は言います。「また、私たちは毎日画期的な革新を生み出している研究機関であり、解決策は不可能だとは言いたくありませんでした。なぜなら、私たちこそがそうした解決策を生み出す人々だからです。」
野心的な目標は、全員の注意を集中させるのに役立っており、大学の経営陣のトップから組織全体にわたって支持されていることも明確に示されています。ただし、「私たちはトップダウンの方針を導入したいわけではありません」とスチュアートは強調します。「私たちは、個々の研究者や職員が当事者意識を持ち、自分の領域における問題を見つめ、そして変化を起こしてほしいと考えています。」
他の場所でも、多くの科学者がすでに独自の取り組みで前進しています。ヨーク大学の生物医学研究者であるデイビッド・カンティンは、研究室の仲間とプラスチック廃棄物について話し合っていた際、自分だけがその消費量の多さに気づいていたわけではないことにすぐ気づきました。
「日常的にプラスチックを使っています。科学の分野では、今やそれを避けるのはほぼ不可能です。そして誰かが『ああ、1週間で部屋がいっぱいになってしまうね！』と言い、それで私たちは何をすべきか議論し始めたんです。」
研究室のプラスチックが厄介な問題となる理由の一つは、研究対象の生物学的または化学的物質によって汚染される可能性があることです。コーヒーカップと一緒にキャンパスのリサイクルボックスに入れるわけにはいきません。通常、研究室のプラスチック廃棄物は袋に入れられ、オートクレーブ（エネルギーと水を大量に消費する滅菌処理）にかけられた後、埋立処分されます。しかし、カンティンによれば、すべてのプラスチック廃棄物がリサイクルできないほど汚染されているわけではありません。すべてを最初から危険物として分類するのではなく、彼と同僚たちは使用しているプラスチックの監査を行い、どれを除染できるかを確認しました。
「私たちが扱う汚染は、数週間後にリサイクル容器に入っている、カビの生えた豆の缶詰よりもおそらく危険性は低いでしょう」とカンティンは言います。つまり、チームが豆の缶を自治体のリサイクルボックスに入れる前に洗う必要があることを学んだように、研究室の廃棄物についても除染する方法を学んだのです。
彼らは「除染ステーション」を開発し、高水準の消毒剤に24時間浸した後、化学的除染のためにすすぎを行うようにしました。また、購入するプラスチックにも注目し、よりリサイクルしやすいものを選ぶようにしました。これらの対策の結果、以前は埋立処分していたプラスチックを、年間約1トン削減することができました。
「それは20人の職員、つまり私たち20人分です」と彼は言い、これほど少ない研究者がこれほど多くの廃棄物を生み出せることをまだ信じきれていないかのように話します。「リサイクル可能なプラスチックを1トン使いました。」彼らの計算では、それは110個の浴槽を満たすのに十分な量でした。また、オートクレーブにかける機器の量も削減したため、エネルギーと水も節約できています。
「科学者として、私たちは自分たちのしていることに責任を持つ必要があると思います」とカンティンは私に語ります。特に、使っているのは公的資金だからです。「やましさを感じることなく、1トンものプラスチックを使い続けることはできません。」
科学をより持続可能なものにしている研究者たちに会いましょう。
ブリストル大学では、技術スタッフのジョージナ・モーティマーとサラナ・チッパー＝キーティングも、研究室廃棄物の分別とリサイクルの仕組みを整えてきました。「研究室の廃棄物は、人々にとても見えやすいものでした。『これは家でもやっている』という感じでした」とモーティマーは言います。
彼らは、コンタクトレンズ、ポテトチップスの袋、タバコの吸い殻といった、リサイクルの難しい廃棄物や、研究室から出るような種類のプラスチックを専門とする企業を通じて、手袋や保冷剤のリサイクルを試験的に行っています。彼らは再利用と削減についてもさらに検討したいと考えており、リサイクルだけでは限界があることを理解しています。たとえば、包装廃棄物を減らすため、可能な限りまとめて購入する方法も考え出しました。
彼らにとって、プラスチックは持続可能な研究室というパズルの一部にすぎません。「当研究室には、超低温フリーザー（ULTフリーザー）がたくさんあります」とモーティマーは言います。このフリーザーには「20年以上前にさかのぼる、何千、何千もの試料」があります。そしてそれらはすべて、マイナス80℃で保管されています。少なくとも、以前はそうでした。ブリストル大学の持続可能な科学マネージャーであるアンナ・ルイスは、コロラド大学ボルダー校の研究を彼らに見せました。その研究では、ほとんどの試料は маイナス70℃で安全に保管でき、エネルギーを最大3分の1節約できることが示されていました。現在、彼らはULTフリーザーの温度を上げています。
ブリストルの技術スタッフは、これらのフリーザーに何を保管しているのか、どのように保管しているのか、そしてそれが本当に必要なのかについても考えてきました。「何年もそこに放置されたままの試料があります」とモーティマーは言います。「それらが実際に何なのか、まだ使えるのかを調べ、スペースを統合してきました。」これはエネルギーと費用を節約しただけでなく、フリーザーの管理もしやすくしました。物を探すのが単純に楽になったのです。
マーティン・ファーリーは、2013年にエディンバラ大学で、英国初の研究室の持続可能性担当職に就きました。現在は、研究室をより持続可能にする方法を専門としており、ロンドンの数校の大学でルイスと同様の役割を担っています。彼がこの問題に関わるようになったきっかけはプラスチックでしたが、すぐに取り組むべき幅広い課題を見つけました。
ファーリーは、これらのULTフリーザーは一軒の家と同じくらいのエネルギーを消費しうると指摘します。もし、あなたが自分の通りにある家庭のエネルギー消費を心配しているなら、大学の冷蔵庫についても同じように心配すべきだ、というわけです。結局のところ、気候危機が深刻化する中、ファーリーは「社会のあらゆる面が変わる必要がある」と主張しています。
研究室は石油・ガス産業のような「巨大産業」ではないかもしれませんが、大きく、しばしば見過ごされている環境影響があるとファーリーは言います。研究の比重が高い大学では、研究室がエネルギー料金の約3分の2を占めるとファーリーは見ています。大学がエネルギー使用量を削減しようとするなら、研究科学の分野は良い出発点になります。
「多くの人が家庭ではリサイクルしているのに、研究室では何もしていません。大まかな概算をしてみました」と彼は私に語り、研究分野によっては「環境への影響は家庭の場合の100～125倍になります」と述べます。
科学の歴史をたどると、使い捨てプラスチックがいつ研究室に入ってきたのかを正確に特定するのは難しいです。「それは、科学機器や科学の物質文化においてプラスチックがいつ使われ始め、どのように、そしてどのように変化したのかを明らかにするという、取り組むべき大きな仕事です」と、科学の素材を専門とするUCLの歴史家サイモン・ワレットは言います。彼によれば、多くの歴史的な科学資料にはプラスチックが使われていますが、博物館はそれらの品目をそのような用語で目録化していないため、正確な年代を特定するのは困難です。それでも彼は、科学のプラスチック問題も他の分野と同様の経緯をたどったのではないかと考えています。
私たちがプラスチックと呼ぶ材料の生産は、19世紀後半に始まりました。今日では、プラスチックが野生生物への脅威として見られることが増えていますが、当時は合成製品がむしろ人間の消費によって自然が食い尽くされることから自然を救ったとも言えます。ビリヤードが人気になると、メーカーは象牙の取引よりも信頼できる素材から玉を作る方法を探しました。ある会社は代替素材を見つけるために1万ドルの懸賞を出し、それが1870年にアメリカの発明家ジョン・ウェズリー・ハイアットによるセルロイド（樟脳とガンコットンの混合物）の特許取得につながりました。
ハイアットは弟のアイザイアとともにセルロイド製造会社を設立し、「ブロー成形」の工程を開発しました。これにより中空のセルロイド管を製造できるようになり、安価な玩具や装飾品の大量生産への道を開きました。セルロイドの利点の一つは、染料と混ぜることができ、まだら模様を含むさまざまな色合いを出せたことです。そのため、ハイアット兄弟は人工の象牙だけでなく、珊瑚や鼈甲なども製造することができました。
世紀の変わり目、拡大を続ける電気産業は、絶縁材料として使われていた、雌のラックカイガラムシが分泌する樹脂であるシェラックが不足していました。市場の好機を見出したレオ・ベークランドは、1909年に人工の代替品の特許を取得し、それをベークライトと名付けました。これは1920年代に「千の用途を持つ素材」として売り出され、1930年代と1940年代にもさまざまな新しいプラスチックが次々と登場しました。1935年に発明されたナイロンは、合成絹のようなもので、パラシュートやストッキングに役立ちました。プレキシガラスは急成長する航空産業で役立ちました。戦時中の研究開発がプラスチック革新を一気に加速させ、プラスチック製品が戦後の家庭に急速に広がったように、戦後の研究室にも数多くのプラスチック製品が入ってきました。
ワレットは、今日の問題はプラスチックだけでなく、使い捨て文化の出現によるものだと強調します。以前、私たちは物を捨てることはしていませんでした。使い捨ての概念はプラスチックよりわずかに前に生まれています。19世紀半ば頃の産業革命後期の機械により、布や紙がはるかに容易に生産できるようになりました。同時に、人々は細菌の存在にますます気づき、不安を抱くようになりました。例えば、1854年にジョン・スノウがロンドン・ソーホーでコレラの流行源をブロード・ストリートの井戸ポンプと特定した後のことです。ジョセフ・リスターが1860年代以降、医療における消毒薬の使用を先駆けたように、使い捨ての包帯が次第に一般的になりました。「綿棒やコンドーム、タンポン、絆創膏といったものがあるのです」とワレットは説明し、さらに紙ナプキンや紙コップもあると述べます。大量生産が進むと、物を洗って再利用したり、あるいは誰かに頼んで洗ってもらったりするよりも、捨てる方が安くて簡単になりました。
布や紙をベースとした使い捨て製品は比較的短期間に登場しましたが、そこから生まれた新しい使い捨て文化が、今日のプラスチック問題の土台を築きました。紙コップやストローはすぐにプラスチック製に置き換わり、「生産、使用、廃棄」という考え方が当たり前になりました。
とはいえ、戦後の科学や医療に使い捨てプラスチックを導入することは、必ずしも単純ではありませんでした。1950年代と1960年代の医学雑誌を調べたところ、ワレットはいくつかの不満を見つけました。
「外科医は一組の手袋を持ち、それをキャリア全体で使い続けるという伝統がありました」と彼は説明します。これらの手袋はゴム製でした。ゴム手袋は1890年代にメリーランド州のジョンズ・ホプキンス病院でウィリアム・スチュワート・ハルステッドによって初めて導入されましたが、耐久性を重視して設計され、滅菌のために煮沸し、新しい手袋に取り替えるのではなく修理して使われていました。「キャリアの終わりまでには、修理や染みが付いています」とワレットは言います。「それは外科医としての経験の証なのです。」その後、使い捨て手袋が登場しましたが、すべての人がこの経験の証を後に残すことに満足していたわけではありませんでした。
看護師は、物を保管するのではなく捨てることを教え込まなければならなかった、と彼は指摘します。「使い捨てが価値あることだとは自明ではありませんでした。むしろ、物を再利用することがデフォルトでした。人々に使い捨てを価値ある行為として捉えるよう訓練しなければならなかったのです。」
科学のためのプラスチックフリーの未来を求める人々にとって、技術的な解決策は歴史の中にあるかもしれません。ブリストルでは、ジョージナ・モーティマーが古いガラス戸棚に目をつけています。「私たちは、学部内でガラス器具を再び使うようにし、それを再び格好良いものにしようとしています」と彼女は微笑みながら言います。
ブリュッセルでは、ルーシー・ギリアムが病院の研究室で働いていた祖母の話をしてくれました。祖母はガラス器具を使うために、多くの皿洗いの補助を受けていたといいます。「でも今では、私たちは何でも自分たちでやっています。まるで小さな研究の島のようです。そして、プラスチックや使い捨て製品が、人手の不足を埋めているのです。」
「かつて、プラスチックを使わずに非常に先進的な科学を行っていた時代がありました。もちろん、現在行っているすべての科学がプラスチックなしでできるとは限りません。しかし、当時行われ、今も行われている科学の中には、プラスチックなしで可能なものがあります。」
プラスチックは現代科学にとって不可欠なものになっているようです。輸送時でも材料を保護することができます。プラスチックは、（汚染させたくない材料については）私たちを材料から遠ざけ、（危険な材料については）それを私たちから遠ざけます。さまざまな形に成形することもできます。一部の科学分野、特にDNA研究は、使い捨てプラスチックの時代に成長してきました。
場合によっては、ガラスに戻ることが答えかもしれません。「ガラス器具を使いましょう。そこにあり、利用可能で、滅菌されています」とモーティマーは熱心に語ります。「どの大学にもガラス製品が天井まで詰まった部屋があり、プラスチックの代わりに私たちが使えるものがたくさんあります。」サラナ・チッパー＝キーティングとともに、彼女はガラスとプラスチックのライフサイクルコストを比較する作業を任されています。理論的には、特にプラスチックを廃棄するにはしばしば費用がかかるため、何度もプラスチックを購入するよりもガラスを再利用する方が安くなるはずです。
しかし、ガラスを再利用するには洗浄と滅菌が必要で、それにも資源が必要です。これはリーズのルーシー・スチュアートにとって懸念事項です。彼らは、プラスチックフリーの誓約が、単に一つの環境問題を別の問題に置き換えてしまうことを望んでいません。
ヨークでは、デイビッド・カンティンもガラスへの切り替えによる波及効果を懸念しています。「私たちは毎日、細胞培養培地のような試薬を使っています。細胞が育つための栄養ブロスです」と彼は私に語ります。これらのブロスは何十年にもわたって開発されてきており、大半の細胞はプラスチック上で培養されているため、試薬はその環境に最適化されています。
さらに、カンティンのような研究者は、細胞の挙動の最も細かい詳細に関心を持っており、細胞が何の上で培養されているかが影響を与える可能性があります。「細胞は環境に非常に敏感で、培養される表面の粗さや硬さなどを感知できることを私たちは知っています」と彼は説明します。予期しない挙動の変化は、実験の結果と誤解される可能性があります。実際には、単に細胞がガラスの上では異なる振る舞いをしているだけなのかもしれないのです。
もう一つの問題は、ガラスを再利用するのにどれだけ時間がかかるかです。使い捨てのピペットチップの方が単純に速いのです。そして時間は、水や熱とともに、研究室にとってコストになり得ます。しかし、結局のところ、完全な分析を行うまでは確実なことは分からないのです。「ライフサイクルコストの算定を行うと、プラスチックの方がはるかに安いということもあり得ます」とアンナ・ルイスは言います。「その場合、補助金が必要になるでしょう。」
ルイスは、真の変化には科学の資金提供の在り方の変化が必要だと主張しています。大学は、特定の助成金制度に応募する前に、ある程度の持続可能性を示すことが理想的に求められるでしょう。少数の熱心な人々の善意と関心だけで取り組めることには限界があります。彼女は、2021年に予定されている次回の研究卓越性枠組み（Research Excellence Framework、英国の研究の質を評価する制度）、もしそれが難しければその次の制度で、この問題に対処する余地があると見ています。生態系の危機が、私たちがさらにもう一つの10年にわたり科学政策を少しずつ交渉するのを待ってくれるかどうかは、また別の問題です。
マーティン・ファーリーは、2013年に研究室の環境対策を始めた頃と比べて、科学界の変化への意欲が強まっていると確かに感じています。「5、6年前、研究室の仲間にこの活動をしていると話すと、人々は笑いました。少しは関心がありましたが、『もちろん、もっとリサイクルするよ』という程度で、冗談も言われました。今では、ほぼ毎週のようにメールが届きます。突然見知らぬ人たちから、『何かできることはないか。もっと関わりたい』と言われるのです。」
リーズ大学は、他の組織との連携にも積極的です。大学はリーズを中心とするネットワークを作り、他大学、ヨークシャー救急サービス、市議会、ヨークシャー・ウォーターなどが参加しています。また、国の研究評議会の一つとも協議を進めています。スチュアートは、キャンパス内の使い捨てプラスチックに対処するには、こうした協力が不可欠だと述べます。キャンパスに持ち込まれるものはすべて、より広い地域経済の一部だからです。しかし、それはプロジェクトの全体的な目的の一部でもあり、大学は自らを「市民大学（a civic university）」と捉え、その研究とイノベーションが地域の利益に役立つように活用されることを目指しています。
しかし、プラスチックごみの問題について自ら調べてみたい研究者には、ギリアムさんが簡単なアドバイスをしています。「まずは仲間を探してみてください。メモを送って、小さな会合を呼びかけるのです。『こうしたものを目にしていて、懸念を抱いています。何か考えがある人はいませんか？』と言ってみてください」。もし誰も関わろうとしない場合は、とにかく自分のプラスチックの一部を分別し始め、箱に入れて返送し、その過程をSNSで写真共有することを勧めています。自分の研究室でなくても、他の研究室に同志が見つかるかもしれません。
「まずは、たとえそれがとても小さく、まったく意味がないように感じられることでも、何か違うことを始めてみてください。そのような小さな行動でも、波及効果を生むことがあるのです。」
