米国の研究者が、スーパーグルーを出発原料とする、低コストでリサイクル可能なプラスチック代替素材を開発しました。
研究チームは、この素材を数日のうちに最大10ポンド製造し、器やカトラリーなどの実用的な製品に加工しました。
研究者らによると、これらの製品は容易にリサイクルできるとのことです。
ポリスチレンの代替素材を見つけることは、持続可能なプラスチックに向けた大きな一歩ですが、ポリスチレンは現在使用されている数千種類のプラスチックの一つにすぎません。
リサーチ・ブリーフは、注目すべき学術研究を簡潔に紹介するコーナーです。
大きなアイデア
私たちのチームは、スーパーグルーを出発原料として使い、低コストでリサイクル可能、かつ容易に製造できる透明なプラスチックを開発し、ポリエチルシアノアクリレートと呼ばれるこのプラスチックは、カトラリー、カップ、包装材などの使い捨て製品に使われるプラスチックに近い特性を持っています。多くの従来型プラスチックと異なり、この新しいプラスチックは、洗浄されていない都市ごみのプラスチックと混ざった場合でも、出発原料へ容易に戻すことができます。
スーパーグルーからプラスチックを作るには、まず、スーパーグルーを「スーパー」たらしめている問題、つまりほぼあらゆるものにくっつくという性質に対処する必要がありました。スーパーグルーで何かを接着する際、実際には接着対象物の表面や空気中の水分と反応しており、この反応によってスーパーグルーの繰り返し単位からなる分子鎖、いわゆる高分子（ポリマー）が形成されます。接着時に生じるポリマーは短く、互いにうまく結合しないため、接着剤はもろく、壊れやすくなります。
短いポリマーは接着剤には適していますが、長いポリマーはより多くの結合部位を持ち、より強度の高い材料につながります。私たちのチームは、スーパーグルーを原料とする同じ種類のポリマーをより長く作ることができれば、強度のあるプラスチックを製造できるかもしれないと気づきました。
これらのプラスチックの製造方法は、他の種類のプラスチックの製造方法と比べて比較的簡単です。市販のスーパーグルーに、アセトンと少量の環境に優しい触媒を混ぜるだけです。この混合物が乾燥すると、長いポリマー鎖からなる固くガラス状のプラスチックができます。
私たちの研究室では、この素材を数日のうちに最大10ポンド容易に製造し、実用的な製品に加工することができます。乾燥する前の混合物を型に流し込むことで、器やカトラリーなど多様な形状のプラスチック製品を作ることができます。また、乾燥後のプラスチックを加熱すると、素材を他の製品の形に成形できるだけでなく、プラスチックの強度も高まることも発見しました。
重要な理由
メーカーがカトラリー、使い捨てカミソリ、CDケース、プラスチックモデルなどの硬いプラスチック製品を製造する必要がある場合、多くはポリスチレンを使用します。ポリスチレンは最も広く生産されている一方で、最もリサイクルされていない種類のプラスチックの一つです。
私たちのスーパーグルー製プラスチックは、ポリスチレンに近い特性を持っています。軽量で耐久性があり、安価で大量生産しやすいという点です。そのため、多くの製品でポリスチレンの代替となり得ます。さらに、スーパーグルーを基にした私たちの素材には、明確な利点が二つあります。石油から作られておらず、リサイクルも容易であることです。
この素材を410華氏度（210℃）に加熱すると、スーパーグルーの繰り返し単位からなる長い分子鎖が、個々の小さなスーパーグルー分子へと分解されます。この段階で、スーパーグルー分子は蒸気に変わり、他のプラスチック、紙、食品残渣、アルミニウムなど、その他のごみが混ざった廃棄物の流れから容易に分離できる状態になります。その他のリサイクル廃棄物の流れで一般的に見られるごみ。スーパーグルーの蒸気を回収したら、冷却するだけで90%を超える効率で再び私たちの新しいプラスチックに戻すことができます。
今後の展望は？
スーパーグルーは安価で、すでに工業規模で生産されているため、私たちが考案したスーパーグルー製プラスチックの製造方法は、容易に規模を拡大できると考えています。さらに、スーパーグルーの製造に使われる機械は、スーパーグルー製プラスチックのリサイクルにも利用でき、既存の工業プロセスに容易に適用できる可能性があります。
代替材料を見つけることはポリスチレンの代替品、持続可能なプラスチックに向けた大きな一歩ですが、ポリスチレンは現在使用されている数千種類のプラスチックの一つにすぎません。私たちのチームは現在、一般的な汎用プラスチックに近い特性を持ちながら、製造とリサイクルも容易なスーパーグルー系プラスチックを設計しています。
