イオン結合を導入した、生分解が促進される新たなプラスチック素材を開発 NEDOと日清紡ホールディングス

新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）は2023年9月27日、NEDOの「海洋生分解性プラスチックの社会実装に向けた技術開発事業」にて日清紡ホールディングスが、イオン結合を有する海洋生分解性プラスチック素材を開発したと発表した。開発した素材は、早期に樹脂添加剤として製品化することを目指す。

プラスチックは幅広く活用されているが、プラスチックごみによる海洋汚染が社会問題となっている。この問題の解決には、速やかに海水中で無害な成分に変換される、海洋生分解性プラスチックの開発が必要とされている。

こうしたことからNEDOは、海水中に豊富に存在するナトリウムイオンによる生分解のトリガーに注目し、日清紡ホールディングスと共同で、イオン結合を有する海洋生分解性プラスチック素材の開発に取り組んでいる。

今回開発した素材は、プラスチック素材を構成する分子の骨格部分（主鎖）にイオン結合を導入することで、結合部分が海水中のナトリウムイオンと置き換わり低分子化され、生分解が促進される新たなプラスチック素材で、独自の技術で樹脂添加剤に適するようにイオン結合を主鎖に取り込み、構造と組成を改良している。

これにより、他のプラスチックと溶融混練しやすくなり、プラスチックの物理的性質を大きく損なわずに生分解を促進する樹脂添加剤として使用できる。

開発材からなる生分解を促進する樹脂添加剤

開発した素材とセルロースの生分解性試験では、素材のマルチ生分解性を確認しており、幅広い環境用途での活用が期待できる。3つの地点（東京湾近郊）で採取した海水を用いた生分解性試験では、どの地点の海水でもセルロースを上回る生分解度を示している。また、セルロースの生分解度は海域で結果が異なったが、開発した素材は海域による数値の差がほとんどなかった。

千葉港で採取した海水を用い、異なる海水温度（10℃と30℃）で実施した生分解性試験では、セルロースの生分解度は結果が海水温度で大きく異なったが、開発した素材はいずれもセルロースを超える生分解度を示した。土壌中での生分解性試験では、30日間でセルロースと同等の生分解度を示した。活性汚泥中での生分解性試験は、28日間でセルロースと同等の生分解度を示している。

また、既存の生分解性プラスチックに、開発した素材を用いた樹脂添加剤を添加した複合素材について、海水中での崩壊度試験を実施。その結果、樹脂添加剤として開発した素材を用いることで、開発した素材だけでなく、複合素材の主な材料である既存の生分解性プラスチックの崩壊も促進した。

開発材を添加した複合素材の海水崩壊度試験の様子
（左）浸漬前（右）90日間浸漬後

開発材を樹脂添加剤として使用した複合素材の生分解促進のイメージ

日清紡ホールディングスは今後、プラスチック、素材、成形メーカーとのマッチングと、量産体制の構築を進める。また、早期の製品化によって、2040年までに海洋プラスチックによる追加的な汚染をゼロにすることへ貢献する。

イオン結合を導入した、生分解が促進される新たなプラスチック素材を開発　NEDOと日清紡ホールディングス