バイオプラスチックとは？

バイオプラスチックの原料とは？

生物資源から生み出されるプラスチック、それがバイオプラスチックです。

トウモロコシなどに含まれるでんぷん、微生物が作り出すポリアミノ酸、間伐材に含まれるセルロース、エビやカニなどの甲殻類の外骨格に含まれるキチンやキトサンなど、さまざまな物質が原材料に用いられています。

種類としては、以下の３つに分けることができます。

①廃棄物系バイオマス
家畜の排泄物、食品廃棄物、パルプ廃液、下水汚泥、建築や工業による残材など

②未利用バイオマス
稲わら、もみがら、麦わら、貝殻、海藻、林地残材（樹木を木材として伐採した後に林に残った切り株や枝、葉）など

③資源作物
さとうきびやてんさいなどの糖質資源、トウモロコシや米、イモ類などのでんぷん資源、菜種や大豆、落花生、アブラヤシ、ヒマなどの油脂資源、草本資源

バイオプラスチックとバイオマスプラスチックの違い

出典：日本バイオプラスチック協会

冒頭で紹介したように、バイオプラスチックは大きく2つの種類に分けることができます。

1つは微生物により分解される、環境負荷の低減を目的とした生分解性プラスチック。そしてもう1つの分類が、原料を中心に考えたとき、石油原料に頼らず継続性のあるバイオマスから作られたバイオマスプラスチックです。

よく同類のものと定義されることが多いこの2つですが、「生分解性プラスチック」は分解性に係る機能、「バイオマスプラスチック」は原料に着目しています。そのため、「生分解性プラスチック」と「バイオマスプラスチック」は必ずしも一致するとはいえないので注意が必要です。

生分解性プラスチック
微生物により分解される、環境負荷の低減を目的とした生分解性プラスチック。通常のプラスチックと同様の耐久性を持ち、使用後は、一定の条件下で最終的に二酸化炭素と水にまで完全に分解されるプラスチックと一般的に定義されています。
生分解性プラスチックには次のような種類があります。
・ポリ乳酸
・澱粉樹脂
・PHA（ポリヒドロキシアルカン酸）

生分解性プラスチックは世界でも注目度が高く、この他にもさまざまな種類のものが開発されています。

バイオマスプラスチック
バイオマスプラスチックは、バイオマス（生物資源）から作られた再生可能なバイオマス資源を原料として、化学的または生物学的に合成することで得られるプラスチックと定義されています。バイオマスの原料には主にトウモロコシ、小麦などの穀物資源、サトウキビ等から取り出される糖類及びトウゴマ等の植物油類、藻類などから作られる再生可能な植物が利用されます。
これには次のような種類があります。
・バイオポリエチレン
・バイオポリウレタン
・天然ゴム

またさらに、このバイオマスプラスチックには「全面的バイオマス原料プラスチック」と「部分的バイオマス原料プラスチック」の2種類が存在します。部分的バイオマス原料プラスチックには原料に石油が含まれており、従来のプラスチックよりは少ないものの、二酸化炭素を排出することには変わりません。エコな素材であるバイオマスプラスチックですが、生分解性の性質を持つものを除き、使用後は焼却廃棄またはリサイクルが必要です。

バイオプラスチックが使用されている製品例

バイオプラスチックは、本来は廃棄されてしまう植物由来のバイオマス資源が原料になるため、廃棄物削減に貢献し、さまざまな場所で活躍しています。
例えば……
・日用品（ゴミ袋・水切りネット・紙おむつ）
・繊維製品（カーペット・衣類）
・電気・電子製品（パソコン部品・携帯電話部品）
・土木・建築資材（土嚢袋・防草シート）
・農業資材（育苗ポット・マルチフィルム）
・漁業資材（漁網・釣り糸）

植物を原料としたプラスチックと生分解性プラスチックが用途に応じて、身近なところから各種産業まで幅広く使われるようになりました。そして多くのバイオプラスチックは生分解性をもつため、堆肥化が可能です。そのためバイオプラスチックの使用後は、 埋め立て処分といった従来の物の捨て方だけではなく、石油由来プラスチックと同様にリサイクルするほか、堆肥化処理（コンポスト化）するというエコな方法での処理が可能です。

バイオプラスチックの今後の課題やデメリット

バイオプラスチックは現在、世界で生産されるプラスチックの総量のほんの一部しか占めていません。それには商業生産には収率の低さという困難な問題があり、コストもかかるといった理由が挙げられます。
バイオプラスチックをより広く実用化していくうえで直面する、今後の課題やデメリットを紹介します。

バイオプラスチックの今後の課題

1. 製造コストが高い
バイオプラスチックはまだ新しい技術であり、従来のプラスチックほど安価に製造できないのが現状です。しかし今後、需要と生産量が増えていけばコストは下がっていくことが見込まれています。

2. 製造に使うエネルギーには石油燃料が必要
バイオプラスチックの製造過程で石油燃料によるエネルギーが使われています。この点を含めると、「完全なカーボンニュートラルとはいえない」といった意見もあります。

3. 耐熱性と強度に課題
当初のバイオプラスチックは耐熱性と強度に問題があると指摘されていました。しかし、現在までにこれらを解決したバイオプラスチック素材も開発されており、この課題への解決に向けた研究開発が進められています。

バイオプラスチックのデメリット

先の原料の項でご紹介したとおり、生分解性プラスチックは必ずしも生物由来の材料から作られるわけではありません。また生分解性であっても、完全に分解されるには数か月〜数年かかる上、100％生分解性プラスチック素材でなければ一部が分解されずに残ってしまうことが欠点として挙げられます。その場合、石油由来のプラスチックと同様に小さな破片となり、動物の食物網に入る可能性も指摘されています。

また、生分解性にも、おおまかにコンポスト（高温多湿）、土壌環境、水環境などがあり、海洋や土壌は、それぞれ生息する微生物の種類や酵素の密度が違います。「生分解性が高い」といっても、どの環境で生分解性を発現するかは生分解性プラスチックの種類によって異なります。土壌、水環境など、それぞれの環境下で分解されやすいように作られているため、分解が進行する条件下にない場合はまったく分解されません。

さらに現在製品化されているものには、土壌、コンポスト（高温多湿）、水環境（海洋）の3種類の環境でそれぞれ分解される製品はあるが、すべての環境下で分解される万能な生分解性プラスチックは存在しないこともデメリットです。

ダイセルが開発しているバイオプラスチックをご紹介

ダイセルは、植物由来セルロースを原料とする「酢酸セルロース」などのセルロース由来バイオプラスチックを長く製造してまいりました。ダイセルのセルロース由来バイオプラスチックと、株式会社事業革新パートナーズ（BIPC）のヘミセルロース*由来バイオプラスチックを組み合わせた、新たな植物由来プラスチックの共同開発を2020年より行っています。

セルロース由来バイオプラスチックとヘミセルロース由来バイオプラスチックは、いずれも植物由来で、海洋を含めた生分解性を有するなど環境に負荷を与えない自然回帰型のプラスチックです。ダイセルとBIPCは、両社の様々な知見、技術、ネットワークを活用して互いの植物由来プラスチックを組み合わせ、植物本来の多様な機能や特徴を引き出した新たなプラスチックの開発を目指します。まず、樹木の特徴である強靭性を最大限に発揮しながらも、成形性や光学特性を兼ね備えた海洋生分解性プラスチックの開発を進めております。さらに、「100％植物由来」の新素材開発に挑戦し、ひいては地球環境問題の解決への貢献を目指してまいります。

*植物中にセルロースとともに存在する多糖類のこと。

まとめ

今やプラスチックは、文明を支える素材とも言えるほどあらゆる場所で使われています。このとき、プラスチックの原料である石油資源が枯渇すれば、社会全体に大きな影響をもたらします。バイオプラスチックはこの問題に対する解決の糸口となるだけでなく、近年問題となっているマイクロプラスチック問題にも関わる、重要な技術として注目されています。

なお、ダイセルでも、各種研究機関と連携し「バイオマスバリューチェーン構想」を推進しています。バイオマスとダイセルがつむぐエネルギーの未来に、ご期待ください。