May 13, 2024
生分解性プラスチックは裏庭で堆肥化可能
生分解性プラスチックは裏庭で堆肥化可能: 私たちは生活のほぼすべての側面でプラスチックを使用しています。 これらの材料は安価に製造でき、信じられないほど安定しています。 問題は終わった後に起こる
生分解性プラスチックは裏庭で堆肥化可能: 私たちは生活のほぼすべての側面でプラスチックを使用しています。 これらの材料は安価に製造でき、信じられないほど安定しています。 問題は、プラスチックの使用を終えたときに発生します。プラスチックは環境中に何年も残留する可能性があります。 時間が経つと、プラスチックはマイクロプラスチックと呼ばれる小さな破片に分解され、環境と健康に重大な懸念を引き起こす可能性があります。
最善の解決策は、代わりに生分解するバイオベースのプラスチックを使用することですが、それらのバイオプラスチックの多くは裏庭の堆肥化条件で分解するように設計されていません。 商業的な堆肥化施設で処理する必要がありますが、この施設は国内のすべての地域で利用できるわけではありません。
ワシントン大学の研究者らが率いるチームは、裏庭の堆肥箱でバナナの皮と同じ時間スケールで分解する新しいバイオプラスチックを開発した。 これらのバイオプラスチックは、スピルリナとしても知られる粉末状の青緑色のシアノバクテリア細胞のみから作られています。 研究チームは、熱と圧力を利用してスピルリナパウダーをさまざまな形状に成形しました。これは、従来のプラスチックの製造に使用されるのと同じ加工技術です。 ウィスコンシン大学チームのバイオプラスチックは、使い捨ての石油由来プラスチックに匹敵する機械的特性を持っています。
研究チームはこれらの発見を「Advanced Functional Materials」誌に6月20日に発表した。
「私たちは、裏庭で生物由来で生分解性でありながら、加工可能、拡張可能、リサイクル可能であるバイオプラスチックを作成することに動機を持っていました」と、主著者で材料科学工学のエレフセリア・ロメリ助教授は述べています。 「スピルリナのみを使用して私たちが開発したバイオプラスチックは、有機廃棄物と同様の分解プロファイルを持っているだけでなく、以前に報告されているスピルリナバイオプラスチックよりも平均して10倍強くて硬いです。 これらの特性は、使い捨て食品包装やボトルやトレイなどの家庭用プラスチックを含むさまざまな業界でのスピルリナベースのプラスチックの実用化の新たな可能性を切り開きます。」
研究者らは、いくつかの理由からバイオプラスチックの製造にスピルリナを使用することを選択しました。 まず、すでに人々がさまざまな食品や化粧品に使用しているため、大規模な栽培が可能です。 また、スピルリナ細胞は成長するにつれて二酸化炭素を隔離するため、このバイオマスはカーボンニュートラル、または潜在的にカーボンネガティブなプラスチックの原料になります。
「スピルリナには、独特の耐火性もあります」と筆頭著者で、ウィスコンシン州材料科学工学博士課程の学生であるハリーシュ・アイヤー氏は言う。 「燃焼または溶融する多くの従来のプラスチックとは異なり、火にさらされると即座に自己消火します。 この耐火特性により、スピルリナベースのプラスチックは、可燃性のために従来のプラスチックが適さない用途に有利になります。 一例としては、サーバーを冷却するために使用されるシステムが非常に高温になる可能性があるため、データセンターのプラスチック製ラックが挙げられます。」
プラスチック製品の作成には、多くの場合、熱と圧力を使用してプラスチックを目的の形状に成形するプロセスが含まれます。 ウィスコンシン大学のチームは、バイオプラスチックに対して同様のアプローチを採用しました。
「これは、当社の材料を工業規模で使用したい場合に、製造ラインをゼロから再設計する必要がないことを意味します」とロメリ氏は述べた。 「私たちは、ラボと産業の需要に合わせたスケールアップとの間の共通の障壁の 1 つを取り除きました。 たとえば、多くのバイオプラスチックは、海藻などのバイオマスから抽出された分子から作られ、フィルムにキャストされる前に性能調整剤と混合されます。 このプロセスでは、材料を鋳造する前に溶液の形にする必要があり、これは拡張性がありません。」
他の研究者はスピルリナを使用してバイオプラスチックを作成しましたが、ウィスコンシン大学の研究者が作成したバイオプラスチックは以前の試みよりもはるかに強力で硬いものです。 ウィスコンシン大学のチームは、押出機やホットプレスでの温度、圧力、時間などの加工条件を変更し、得られた材料の強度、剛性、靱性などの構造特性を研究することで、これらのバイオプラスチック内の微細構造と結合を最適化しました。