研究者らは、一般に入手可能なプラスチックと同等、あるいはそれ以上の性能を持つ、硬く弾力のあるプラスチックを作ることに成功しました。

文：Prachi Patel
2022年1月20日

研究者らは糖類を出発点として、一般に流通しているプラスチックと同等またはそれ以上の性能を持ち、しかも分解可能でリサイクルしやすいサステナブルなプラスチックを作ることに成功しました。これは、他のリサイクル可能なプラスチックとは異なり、再加工しても機械的性質が悪化することがありません。

研究チームは、ゴムのように伸縮する素材と、日常生活で使われる多くのプラスチックのように強靭かつ柔軟な素材の2種類を作りました。そしてこの研究成果は、Journal of the American Chemical Society誌に掲載されています。

プラスチック汚染が深刻化する中、研究者らは非石油材料から持続可能なプラスチックを作る努力を続けています。トウモロコシやサトウキビのでんぷんのような再生可能な植物資源から作られた生分解性プラスチックは、すでに市場に出回っており、石油系プラスチックの代替品として人気を集めています。しかし、生分解性には疑問があり、一般的に生分解できるのは産業用コンポスト施設のみで、他のプラスチックとは別にリサイクルする必要があります。

バーミンガム大学（英国）のAndrew Dove教授（化学）と共同でこの研究を率いたデューク大学のMatthew Becker教授（化学）は、「既に知られているサステナブルなプラスチックの機械的性質は、市販のプラスチックと一致しない」と述べています。また、「他の多くは砂糖や持続可能な方法で調達された原料を使って材料を合成している。しかし、性質が悪いことが多いので、商業的な応用には使えない」と指摘しています。

Becker教授とDove教授の研究チームは、糖アルコールから2つの異なる有機化合物を作り、それをプラスチックの構成要素として使いました。この2つの化合物は同じ原子からなるリング状の構造を持ちますが、原子の3次元空間における相対的な配置の違いによって、その性質が異なることがわかりました。

こちらもご覧ください：Is plastic trash in the middle of the ocean becoming a new kind of island habitat?（海の中のプラスチックゴミの島が新しい住処になる？）

1つの化合物から作られたプラスチックは、一般的なプラスチックと同じくらいの硬さと柔軟性を持ち、またナイロン6のようなハイテクプラスチックと同じくらい丈夫です。もう一方の化合物から作られたプラスチックは、同じように強度がありながら、ゴムよりも優れた弾力性があります。

また、プラスチックの一般的な商業用リサイクル工程で加熱・改質された後、どちらの材料もこれらの特性を維持することができました。さらに、研究室での予備実験では、この新しいプラスチックが環境中に放出された場合、ゆっくりではあるものの、分解されることも確認されました。

Becker教授は、「この材料が示している機械的性質や分解特性は調整可能であり、私たちが目指している多くの用途にとって重要である。これらの材料が食品包装を含む多くの代替用途に適用できる可能性がある」と指摘しています。

出典: Connor J. Stubbs et al. Sugar-Based Polymers with Stereochemistry-Dependent Degradability and Mechanical Properties. Journal of the American Chemical Society, 2022.