[Published: May 30, 2022 10.27pm AEST] – ニールパマ、11歳、デリー、インド
[答えてくれる先生]
ヤエル・ヴォードヴォッツ 先生
オハイオ州立大学 食品科学技術 教授
プラスチックが生分解しない理由をよりよく理解するために、プラスチックがどのように作られるか、どのように生分解が機能するかから始めましょう。
石油とも呼ばれる油(oil)は、化石燃料です。つまり、藻類、バクテリア、植物などの非常に古い生物の残骸から作られているということです。これらの生物は何百万年もの間地下深くに埋められていました。そこでは、熱と圧力がそれらを化石燃料に変えました。
石油にはプロピレン(propylene)と呼ばれる化学物質がたくさん含まれています。プラスチックを作るために、精製業者は、化学反応を加速する物質である触媒と一緒にプロピレンを加熱します。これにより、プロピレンの個々の分子がストリング上のビーズのように互いに引っ掛かります。
鎖はポリマー(polymer)と呼ばれ、多くの小さな分子がつなぎ合わされた大きな分子です。その名前、ポリプロピレン(polypropylene)は、文字通り「多くのプロピレン」を意味します。そして、これらの分子間の結合は非常に強力です。
この画像は、ポリプロピレン分子の化学構造（左上）、分子のモデル（右上）、およびポリプロピレン分子の鎖が互いに結合してポリマーを形成しているところを示しています。
段ボール箱のような生分解性のものが分解すると、自然界に存在する微生物が分解し、その中のポリマーを消化します。彼らは酵素(enzymes)を使ってこれを行います–植物組織に見られる天然高分子であるリグニン(lignin)などの化合物の分解を加速するのを助けるタンパク質。
酸素が存在する場合、これは通常、微生物とそれらが分解しているものが空気にさらされることを意味し、ポリマーは完全に生分解します。最終的には、二酸化炭素、水、その他の生物学的物質だけが残ります。
酸素は、物質を分解する微生物が長生きするのを助けるので不可欠です。生分解は通常、十分な微生物が存在する高温多湿の環境で最も速くなります。たとえば、暖かい熱帯林の地面にある湿った葉です。
しかし、ポリプロピレンのようなポリマーは自然界に豊富ではありません。生分解性材料を分解する微生物の酵素は、ポリマーを結合する接着剤を認識しません。
最終的に、プラスチック廃棄物のポリマーは、おそらく数十万年後に分解する可能性があります。しかし、これほど長い時間がかかると、すでに環境にダメージを与えてしまっています。プラスチックのクズは、有害な化学物質を土壌や水に放出したり、動物、魚、鳥が食べる小さな断片に分解したりする可能性があります。
屋外では、プラスチックのゴミはどんどん小さくなりますが、何千年もの間完全に生分解することはありません。
私の研究室では、将来のプラスチックになってほしいものを開発しています。通常のプラスチックのように機能しますが、使い終わると劣化することができるので、環境を損なうことのない材料です。
私たちはバイオプラスチック、つまり小さな生きたバクテリアによって作られる材料を扱っています。バクテリアはこれらの物質を、エネルギーの貯蔵や周囲からの保護などの用途に使用します。彼らはこれを何度も繰り返すことができるので、私たちはたくさんのバイオプラスチックを扱うことができます。
これらのポリマーを、ゴムの木から得られる豊富な資源である天然ゴム、およびコーヒーの製造で残った廃棄物のコーヒー粕から除去された油とブレンドします。ゴムで私たちのバイオプラスチックを柔軟にし、コーヒー粕油を化学的に調整して、プラスチック製品を形作るために使用する産業機械での部材の流れを促進させます。
バイオプラスチックの製造は安くはありません。なぜなら、これらの材料を製造するためのさまざまな成分が現在十分になく、それらを製造するための機器をセットアップするのに多額の費用がかかるからです。しかし、十分な数の人々がそれらを欲しがるならば、価格は下がるでしょう。いつの日か、これらの新しい生分解性材料が化石燃料から作られたプラスチックに取って代わることを願っています。
この記事は、クリエイティブコモンズライセンス(CCL)の下で The Conversation と各著作者からの承認に基づき再発行されています。日本語訳はarchive4kids(Koichi Ikenoue)の文責で行われています。オリジナルの記事を読めます。original article.
