RHP で埋め込まれたリパーゼナノクラスターを含む溶融押し出しポリカプロラクトンフィラメント (左) は、温水 (約 40 ℃) で 36 時間でほぼ完全に小分子に分解されました。写真提供: 物理学者ネットワーク
生分解性プラスチックは、プラスチック汚染問題の解決に役立つと常に考えられてきましたが、現在、「堆肥化可能」なビニール袋のほとんどは、主にポリ乳酸（PLA）で作られており、堆肥化の過程で分解されず、他のリサイクル可能なプラスチックを汚染します。しかし、21日にネイチャー誌に掲載された最新の研究によると、アメリカの科学者が新しいプロセスを発明しました。熱と水だけを使用して、これらの堆肥化可能なプラスチックをより簡単に分解できるのです。
以前、カリフォルニア大学バークレー校の材料科学および工学の教授である徐婷氏と彼女の研究チームは、有毒な有機リン化学物質を分解できる酵素を発見しました。彼らはまた、酵素を包み込み、酵素の自然な強靭性を制限することなく穏やかに結合して酵素を分解から守ることができるランダムヘテロポリマーまたはRHPと呼ばれる分子を設計しました。RHPは4種類のモノマーサブユニットで構成されており、それぞれが特定の酵素の表面にある化学基と相互作用する化学的性質を持っています。それらは紫外線下で分解し、プラスチックの重量の%1未満の濃度で存在します。
この研究で、研究チームは同様の技術を使用しました。プラスチックを製造する際に、ナノ食用ポリエステルの酵素をRHPで数十億個包み、それをプラスチック樹脂ビーズに埋め込みました。
RHP コーティングされた酵素はプラスチックの特性を変えないことが判明しました。熱と水にさらされると、酵素はポリマーコーティングされた材料から分離し、プラスチックポリマーを分解します。プラスチックは摂氏約 170 度で溶け、通常のポリエステルプラスチックのように繊維を押し出します。PLA の場合、酵素はそれを乳酸に還元し、堆肥内の土壌微生物に「餌」を与えます。ポリマーコーティング材料も分解されます。
研究者らは、PLA については PLA を乳酸分子に分解するプロテアーゼ K という酵素を使用しました。PCL については、リパーゼを使用しました。この 2 つの酵素は安価で入手しやすいものです。
プラスチックの分解を開始するには、水と少量の熱だけが必要です。室温では、80% 本の改質 PLA 繊維が 1 週間以内に完全に分解されました。温度が高いほど、分解速度は速くなります。工業用堆肥化の条件下では、改質 PLA は 50 ℃ で 6 日以内に分解されました。別の種類のポリエステルプラスチック PCL は、工業用堆肥化の条件下で 40 ℃ で 2 日で分解されました。
このプロセスで生成されるプラスチックの最大 98% が小さな分子に分解されます。また、このプロセスによりマイクロプラスチックの生成が回避されます。
研究者らは、改質ポリエステルは低温や短時間の湿気では分解しないと述べた。温水に浸すことで分解できるため、家庭でプラスチックを堆肥化できるという（インターン記者（張家新）
出典：科技日報
