新たなメタ研究により、加水分解が環境中での難分解性PLAマイクロプラスチックの生成を防ぐことが明らかになった
2024年6月25日
HYDRA Marine Sciencesが実施した、公表済みの科学文献に関する系統的レビューによると、水や湿気の存在下では、バイオプラスチックであるポリ乳酸（PLA）は完全に加水分解され、環境中に残留する、あるいは蓄積するナノプラスチックやマイクロプラスチックは存在しないことが判明した。
オーバーアイセル州ハークスベルゲン、2024年6月25日 — 世界的にバイオプラスチックの知識普及を推進する団体「Holland Bioplastics」の委託により作成された新たなメタ研究報告書は、発酵させた植物性糖類のみから製造されるバイオベースポリマーであるポリ乳酸（PLA）の基本的な特性および加水分解プロセスから、PLAは残留性のあるマイクロプラスチックを生成しないとの結論を導き出した。 研究機関HYDRA Marine Sciencesが実施した文献調査によると、環境中でナノプラスチックやマイクロプラスチックとして残留・恒久的に蓄積する非生分解性ポリマーとは異なり、PLAは加水分解によって分子が次第に小さくなり、水に溶解して最終的には完全に生分解されることが示された。
本報告書の知見は、3万件以上の報告書の初期スクリーニングに基づいており、そのうち500件がHYDRAにより関連性があり、詳細な検討に十分な質を備えていると特定された。この研究により、PLAの環境中での分解は主に加水分解によって促進されることが確認された。加水分解とは、水分や湿気の存在下で起こる非生物的プロセスである。 これらの条件が維持される限り、PLAの物体や断片の分子量およびサイズは、温度によって決定される速度で加水分解によって継続的に減少し、最終的にポリマー鎖が極めて短くなり、材料が水に溶解するようになる。 これらの可溶性物質、すなわちオリゴマーや乳酸モノマーは、その後、微生物によって生分解され、バイオマス、水、二酸化炭素へと変換されます。
純粋なPLAおよびそのオリゴマーも、無毒な物質として広く認識されています。PLAの構成単位である乳酸は、米国食品医薬品局（FDA）および欧州連合（EU）により「一般に安全と認められる（GRAS）」物質に分類されています。多くのPLAグレードは、米国およびEUにおける食品接触要件に関する長年にわたる世界的な法規制に準拠しています。 さらに、特定のグレードのPLAは、縫合糸、組織スキャフォールド、薬剤送達用基材などの医療用途において、数十年にわたり承認され、使用されてきました。体内で使用された後、これらのPLAポリマーは人体に安全に吸収され、生体内に取り込まれます。
「社会として、私たちはプラスチック危機を両面から解決するために取り組まなければなりません。すなわち、回収・廃棄物処理インフラの整備や、堆肥化可能、再利用可能、リサイクル可能な製品の開発を進めると同時に、今日私たちが頼りにしている製品には、より責任ある素材を選択していく必要があります」と、Holland Bioplasticsの取締役であるErwin Vink氏は述べています。 「これらの調査結果は、世界的に廃棄物インフラへのアクセスが拡大している中で、仮にPLAが環境に漏出したとしても、非生分解性ポリマーで発生することが知られているようなマイクロプラスチックとしての長期的な影響は及ぼさないことを裏付けています。」
「このメタ分析によると、環境中でマイクロプラスチックやナノプラスチックとして残留し、恒久的に蓄積する非生分解性プラスチックとは対照的に、環境中のPLAは湿度と水が存在する限り、持続的な汚染を残さないことが示されています」と、HYDRA Marine Sciencesのマネージング・ディレクター、クリスチャン・ロット氏は述べた。 「しかし、PLAは本来環境に存在するべきものではないという点を認識しなければなりません。また、これらの特性を理由に、ポイ捨てを助長したり、世界的な廃棄物インフラの整備を遅らせたりしないことが極めて重要です。環境への害を軽減するためには、あらゆる物質の分解と、環境への流入量、すなわち蓄積量とのバランスを考慮する必要があります。」
バイオベースのポリマーであるPLAの製造は、植物から始まります。植物は光合成の過程で、大気中の二酸化炭素を糖分子に取り込みます。その後、植物由来の糖は微生物を用いて発酵され、モノマーである乳酸が生成されます。乳酸は安全で無毒な物質であり、食品の保存にも使用されるほか、私たちの体が運動時に生成する物質でもあります。 この乳酸は、その後重合され、カップ、カトラリー、ゴミ袋、柔軟な食品包装など、幅広い製品の製造に使用されるポリ乳酸（PLA）というバイオポリマーとなります。 PLAは、自然界に存在する二酸化炭素（CO2）と水を吸収する植物を原料としているため、堆肥化、加水分解、または生分解されると、CO2と水は自然界に戻り、循環型プロセスが実現されます。
循環型経済に向けたバイオプラスチックの世界的な普及に向けて、本研究を支援したHolland Bioplasticsおよびそのメンバー企業であるFuterro、TotalEnergies Corbion、NatureWorksの今後の動向については、hollandbioplastics.nlをご覧ください。
Holland Bioplasticsについて
Holland Bioplasticsは、バイオプラスチックの原料、素材、製品の生産、および研究・マーケティングに直接的または間接的に関わる関係者を結びつけ、バイオプラスチックに関する知識の普及、共有、および利用促進を目的とする組織です。 バイオプラスチックは、石油を基盤とする直線型経済から、バイオベースかつ循環型経済への移行に重要な貢献を果たすというビジョンを掲げています。
HYDRA Marine Sciencesについて
HYDRA Marine Sciences GmbHは、水生生物の研究、資料作成、コンサルティングを行う著名な機関です。2009年以来、HYDRAは、学術界、業界団体、行政機関、産業界のパートナー向けに、海洋および淡水環境における野外、水槽、実験室条件下での標準試験法の開発と適用に携わってきました。 HYDRAは、DIN CERTCO認証「海洋環境における生分解性」および「海洋環境における生分解性プラス」に基づく生分解性プラスチックの試験機関として、初めて認定を受けた研究所です。
本調査に関するメディアお問い合わせ先：Rozlyn Paradisrparadis@launchsquad.com
PLAの分解メカニズム：水の存在下（1）で、PLAは加水分解（2）を起こし、これはポリマー分解の純粋な化学的プロセスであり、その過程でオリゴマーや乳酸モノマーなどの低分子量の中間体（3）が生成される。これらは可溶性となり、生分解される (4)。微生物は、これらのオリゴマーやモノマーを栄養源として取り込み（5）、バイオマスの生成（6）や代謝のためのエネルギー源として利用します。最終的には、元のポリマーの炭素が二酸化炭素、メタン、水へと鉱物化（7）されます。
