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Feb 07, 2024

PLA バイオポリマーにデンプンを追加すると堆肥化可能性が向上

投稿者: スタッフ | 2023 年 8 月 7 日 ミシガン州立大学包装学部の研究者らは、石油ベースのプラスチックを生分解性を高めるための有望で持続可能な代替品を開発しました。 あ

投稿者: スタッフ | 2023 年 8 月 7 日

ミシガン州立大学包装学部の研究者らは、石油ベースのプラスチックを生分解性を高めるための、有望で持続可能な代替品を開発しました。

ラファエル・オーラス率いるチームは、家庭環境と産業環境の両方で堆肥化可能なバイオベースのポリマーブレンドを作成しました。 この研究は、雑誌「ACS Sustainable Chemistry & Engineering」に掲載されています。

「米国だけでなく世界中で、廃棄物、特にプラスチック廃棄物に関する大きな問題があります」と、MSU 教授でありパッケージングの持続可能性における Amcor 寄附講座のオーラス氏は言います。

「生分解性で堆肥化可能な製品を開発することで、廃棄物の一部を転用することができます」とオーラス氏は語った。 「埋め立て地に送られる量を減らすことができます。」

もう 1 つの利点は、堆肥箱に送られるプラスチックは、効率的なプラスチックのリサイクルにとって大きな障害となる食品汚染物質を除去する必要がないことです。 リサイクル施設は日常的に、汚れたプラスチック廃棄物の洗浄に時間、水、エネルギーを費やすか、単に廃棄するかを選択する必要があります。

「トマトソースが入ったコーヒーカップや電子レンジトレイを想像してみてください」とオーラス氏は言います。 「すすいだり洗ったりする必要はなく、堆肥にするだけで十分です。」

チームはポリ乳酸 (PLA) を使用しました。これは、多くの点で当然の選択のように思えます。 10年以上にわたり包装に使用されており、石油ではなく植物糖に由来しています。

適切に管理されれば、PLA の廃棄副産物は水、二酸化炭素、乳酸などすべて天然のものになります。

さらに、研究者は、PLA が産業用堆肥化装置内で生分解される可能性があることを知っています。 これらの堆肥化装置は、家庭用堆肥化装置よりもバイオプラスチックを分解しやすい高温などの条件を作り出します。

しかし、PLA を家庭で堆肥化できるようにするという考えは、一部の人には不可能に思えました。

「人民解放軍の家庭用堆肥化を選択肢として開発するという考えを人々が笑っていたのを覚えています」と、オーラスの研究グループの博士課程の学生であり、新しい報告書の筆頭著者であるプージャ・マエカーは言う。 「微生物は通常、PLAを攻撃して消費することができないからです。 食物として利用できるレベルまで分解する必要があります。」 左の写真では、Mayekar 氏が研究室でバイオリアクターを操作しているのが見られます。

工業用堆肥の設定により PLA をその時点まで到達させることができますが、それはすぐにまたは完全に完了するという意味ではありません。

「実際、多くの産業用堆肥業者は依然としてPLAのようなバイオプラスチックの受け入れを避けています」とオーラス氏は言う。

米国農務省とMSU AgBioResearchの支援を受けた実験で、研究チームは工業用堆肥化条件下で微生物がPLAを消化し始めるまでに20日かかることを示した。

そのタイムラグを解消し、家庭での堆肥化を可能にするために、オーラスと彼のチームは、熱可塑性デンプンと呼ばれる炭水化物由来の材料を PLA に統合しました。 他の利点の中でも特に、デンプンは堆肥化微生物に、PLA が分解する間、より容易に消化できるものを与えます。

「デンプンの添加について話すとき、それは単に PLA マトリックスにデンプンを投入し続けるという意味ではありません」と Mayekar 氏は言います。 「これは、デンプンのスイートスポットを見つけて、PLA がその他の特性を損なうことなくよりよく分解されるようにすることを試みるものでした。」

幸いなことに、ポスドク研究員のアニバル・ベア氏は、通常の PLA フィルムの強度、透明性、その他の望ましい特性がどのように維持されるかを観察するために、さまざまな PLA と熱可塑性デンプンのブレンドをすでに配合していました。

博士課程の学生、ワンワラン・リムスコンと協力して、バーとマエカールは、異なる条件で実行された場合、堆肥化プロセス全体を通じてこれらの異なるフィルムがどのように分解されるかを観察することができました。

「材料が異なれば、プロセスの開始時に加水分解が起こり、最後に生分解される方法も異なります」とリムスコン氏は言う。 「私たちは経路全体の追跡に取り組んでいます。」

チームは、オーラスと過去と現在の研究室メンバーが MSU での 19 年間に主にゼロから構築したシステムを使用してこれらの実験を実行しました。 研究者が包装学部の自分の研究室の外でアクセスできる機器も違いを生みます。