生分解性プラスチックを活用した人と自然に優しい高機能材料

生分解性プラスチックは普及しにくい？

生分解性プラスチックとは、微生物や酸・塩基条件下で分解されることを特徴とするプラスチックです。具体的には、分子鎖中のエステル結合が切断されることで低分子化し、最終的には水と二酸化炭素まで分解される仕組みの、自然に還る地球環境に優しいプラスチックです。最もポピュラーなものは、デンプンを原料としたポリ乳酸（PLA）です。しかし、その「分解できる」こと自体が弱点でもあります。例えば自動車の内装にはポリプロピレン（PP）やポリカーボネート/アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（PC/ABS樹脂）が使われます。PLAに置き換えた場合に、日が経つごとに分解が進んでしまうと大変です。そのため数十年単位でのタフさが求められる工業材料への進出は難しいと言えます。

適材適所で

しかし、生分解性プラスチックには使い道があります。環境負荷がほぼないという点で、農業用フィルムや植木ポットには従来から使われていますし、最近は3Dプリンタで樹脂から試作モデルを作ることが増えており、低温で溶け、比較的固いため、PLAは重宝されます。また廃棄しても、環境や人体への害がないため、マイクロプラスチック問題の対策として注目されています。

異なる分野と融合して新しい材料へ

現在はさらに、生分解性プラスチックに生物の持つ機能を取り入れる研究が進んでいます。例えばハスの葉の構造を模倣すれば、水をはじく撥水性（はっすいせい）を付加でき、カタツムリの殻の構造をまねすれば、逆に水を引き寄せる親水性が手に入ります。この両性質を交互に組み合わせると、大気中の水分を効率よく水に変換できるので、生分解性を持ちながら緑化を進められます。この原理自体も、ナビブ砂漠に住むキリアツメゴミムシダマシという虫の水を集める行動を取り入れています。このように複数の技術が融合し、未来の環境を考慮しながら高い機能を持つ全く新しい材料の開発が進んでいるのです。

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金沢工業大学バイオ・化学部環境・応用化学科 ※2025年名称変更予定准教授谷田育宏先生

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高分子化学、有機化学、生化学、医用工学

先生が目指すSDGs

メッセージ

私は中学時代、数学が苦手で高校受験に失敗した経験があります。しかし高校では数学の先生との良い出会いがあり、また目標を持つことにより自分のペースで着実に積み上げ、苦手を克服できました。あなたも何か自分のやりたいことが心の中にあれば、大切にあたためておいてください。
それを実現するために何を始めればいいかわからなくても、身近な人に相談しながら、小さなことでも一歩ずつ進んで、力を蓄積すればいいのです。夢もいろいろな角度から見れば、必要なことは1つではないと気づくでしょう。

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金沢工業大学では、講義等で「知識を取り込み」、それを仲間との実験・演習の中で「思考・推論」し、組み替え結びつけることで「新たな知識を創造」し、その成果を「発表・表現・伝達」する独自の学習プロセスを全科目で導入しています。さらに高度な研究環境の中で産学協同による教育研究を実践するとともに、夢考房など知識の応用力を高める多彩なフィールドを実現することで、獲得した知識を知恵（応用力）に転換できる「自ら考え行動する技術者」を育成しています。