ベークライトは 1907 年に最初の合成プラスチックとして発表されて以来、電気絶縁体として使用されていましたが、この軽量で強度があり、成形可能なクラスの材料は、現代社会の形成に貢献してきました。 プラスチックは製品設計と製造における主要な材料であり、特に水筒や食品包装などの使い捨てアイテムとしての使用が拡大しています。 現在、年間に生産されるプラスチックの総重量は 3 億 8,000 万トンを超え、2050 年までに 9 億トンを超えると予想されています。
しかし、プラスチックの原料となる化石燃料と同様、プラスチックも環境に悪影響を与える可能性があります。 2050 年までに、推定 120 億トンのプラスチック廃棄物が埋め立て地に放置されるか、自然環境を汚染することになります。 ちなみに、この数字は2015年には約49億トンでした。使用済みプラスチックは、エネルギーを生成する廃棄物焼却炉に供給される燃料の大部分も占めており、炭素排出源となっています。 デビッド・アッテンボローがナレーションを務めるようなドキュメンタリー映画は、廃プラスチックがもたらす環境への危険に注目を集めています。 廃棄された水のボトルが海洋生物を窒息させている映像も国民の抗議を引き起こし、プラスチック汚染が世界的な議題に浮上するきっかけとなった。
現在、多くのプラスチックにはリサイクルのシンボルが付いていますが、実際のプラスチックのリサイクルは粗雑でエネルギーを大量に消費します。 リサイクルされたプラスチックは、新しく製造されたプラスチックよりも品質が低く、強度が低い傾向があります。 消費者には、植物由来の生分解性プラスチックや、環境中で分解できるように酸素やその他の化学物質を添加した生分解性プラスチックで作られた製品が販売されることが増えています。 しかし、生分解性プラスチックはリサイクルされたプラスチックの品質に悪影響を及ぼし、リサイクルプラントがこれらのプラスチックを他の形態から分離する信頼できる方法がないため、これはリサイクルの取り組みを複雑にしています。
より持続可能なプラスチックをどのようにして作るかは、今日の化学における最大かつ最も緊急な問題の 1 つとなっています。 多くの分野の研究者が現在、プラスチック廃棄物を削減し、リサイクルできる可能性を高める方法に取り組んでいます。
そのような取り組みの 1 つが、今週号の Nature で報告されています。 ドイツのコンスタンツ大学のステファン・メッキング氏らは、使い捨てプラスチックの中で最も一般的なタイプの1つである新しいタイプのポリエチレンについて説明している。このポリエチレンは、出発原料のほとんどを回収することでリサイクルできるが、これはリサイクルが難しいものである。既存の材料とリサイクル技術。
この新しいプラスチックはさらにテストする必要があり、既存のリサイクル インフラへの影響を評価する必要があります。 既存のリサイクルセンターで利用できるものとは異なる種類のリサイクル技術が必要となる。 使用すべきだというコンセンサスが得られ、使用規模を拡大できれば、再生プラスチックへの移行が加速する可能性がある。 プラスチックの使用の有害性を軽減する解決策の一部となる可能性がある。
しかし、化学だけでは限界があります。 プラスチックの燃焼と海洋や埋め立て地への物質の蓄積を減らさなければならない場合、業界は現在のペースでプラスチックの製造を続けることはできません。 企業はプラスチック製品のライフサイクル全体に対してもっと責任を持つ必要があります。 そして、これを実現するには、各国政府がさらなる規制を導入する必要があり、提案されている国連プラスチック条約も成功する必要がある。
一方向システム
プラスチックは、単純な分子構成要素の鎖を組み合わせて作られます。 研究者らはある程度の進歩を遂げましたが、このプロセスを逆向きに実行して再利用用のマテリアルを作成するのは簡単ではありません。 プラスチックリサイクルの改善に対する主な障害は、体系的かつ低エネルギーの方法で化学結合を切断し、同様に高品質のプラスチックを製造するために使用できる貴重な材料を回収する方法です。
プラスチックに死後の世界を与える方法はいくつかあります。 これらには、機械的リサイクルが含まれます。これにより、材料は切り刻まれ、溶解され、低品質のプラスチックとして再利用されます。 もう 1 つの選択肢は、長いプラスチックの分子を結合している結合を破壊し、新しいプラスチックを作ることができるより小さく有用な分子を生成することによって、それらを化学的にリサイクルすることです。 後者のアプローチは、おそらく 2 つのうちのより困難なアプローチであり、メッキングと彼の同僚が取り組んでいることです。
このチームは、ポリエチレンをリサイクルするそのような方法を見つけようとしている世界中のチームのうちの 1 つです。 メッキング氏らは、再生可能資源を利用して、従来のプラスチックよりも分解しやすい化学基を含む丈夫なポリエチレンのような材料を作成し、リサイクル段階で材料を分解できるようにした。 科学者たちは、リサイクルプロセスを通じて出発材料のほぼすべてを回収し、そこからポリエチレンのような材料を作り直すことに成功した。
この研究は、10月に同様の調査結果を報告した別のチームの研究に続くものである。 カリフォルニア大学サンタバーバラ校のスザンナ・スコット氏とその同僚は、触媒を使用してポリエチレンをより小さな分子に分解し、さまざまな種類のポリマーを製造するための開始ブロックとして使用できるようにしました。
これは賢い化学であり重要な研究です。 今後、このアプローチをさまざまな種類のプラスチックに対して、より大規模に調査する必要があります。 しかし、プラスチックの使用量が増加し続ける限り、リサイクルだけではプラスチック汚染を減らすことはできません。
産業界はこのことをよく認識しており、必要なほどではないにせよ、生産量をどのように削減するかという問題に取り組んでいます。 プラスチック包装を製造または使用する企業の 5 分の 1 は、エレン・マッカーサー財団と国連環境計画が作成した「ニュー プラスチック エコノミー グローバル コミットメント」と呼ばれる誓約に取り組んでいます。 署名者は、資源の継続的利用と廃棄物の排除を目指す循環経済原則への広範な取り組みの一環として、プラスチックのリサイクルを増やすことを約束する。 しかし、最新の報告書によると、特に使い捨て包装の削減と完全に再利用可能な包装の採用に関しては、進捗状況は一様ではありません。
企業が行動を起こすよう後押しされるか、より強く迫られる必要があるのは明らかです。 プラスチック製品のライフサイクル全体に責任を負う必要があるとしたら、再利用やリサイクルが難しい材料を使用する傾向は薄れるでしょう。 そのためには、プラスチック汚染に関するパリ気候協定に相当するといわれている、提案されている世界協定が成功する必要がある。 過去には、気候変動と生物多様性の損失に取り組むことを目的とした条約が、産業界の一部や化石燃料に利害関係を持つ政府によって反対され、さらには弱体化することさえあった。 歴史は繰り返すことはできません。 地球には時間がありません。
化学者は 1 世紀以上前にプラスチックを世界に提供しました。 しかし、これらの非常に有用な物質は現在、環境問題の深刻な原因となっています。 ありがたいことに、学界と産業界の化学者たちは、環境に優しくプラスチックを除去する方法を見つけようと決意しています。 企業と政府は今、一歩踏み出し、廃プラスチックの蓄積に対する自らの役割に責任を負わなければなりません。 行動を起こすのが早すぎるということはありません。
ネイチャー 590、363-364 (2021)
土井: https://doi.org/10.1038/d41586-021-00391-7
