柴田 充弘 教授 工学部応用化学科

植物由来のプラスチックを開発する

私たちの身の回りのさまざまな製品に材料として使われているプラスチック。「原料は石油」と当たり前のように思っている人は多いのではないだろうか。

plasticとは本来「熱可塑性=加熱すると柔らかくなり、形を変えられる」という意味をもつ言葉で、石油由来の材料に限るものではない。とはいえ従来のプラスチックはそのほとんどが石油由来。近い将来の石油資源枯渇や、廃棄物の処理に伴う環境問題に対応するため“ 石油に代わる原料で作ることができるプラスチック”の開発が急務となっている。

そこで注目されるのがバイオマスだ。バイオマスとは化石資源を除く、動植物から生まれた再生可能な有機性資源のことで、魚介類、海草類、糖質(穀物・芋類)、油脂系(大豆油・ナタネ油)などさまざまなものがある。

なかでも千葉工業大学 工学部 応用化学科の柴田充弘教授の研究室で扱っているのは植物資源。①セルロース、でんぷん、植物油脂、タンパク質などのバイオマスを使い、リサイクルが容易で生分解性(土中・水中の微生物によって分解される性質)をもつ“環境にやさしい”プラスチックを合成すること、②既に開発された植物由来のプラスチックと天然繊維や天然鉱物などを混ぜ合わせ、高強度と環境にやさしいという利点をあわせもつ複合材料を開発すること、の主に二つを目的とした研究に取り組んでいる。

普及のカギは性能にも優れた材料の開発

植物由来のプラスチックは現在もソフトドリンクのラベルの一部、家庭用のラップフィルムのカット刃などに使われているが、使用量はプラスチック全体の1パーセント以下。石油由来のものより靭性・柔軟性・耐熱性などの点で劣るものが多いため、置き換えが進んでいないのが現状だ。

「たとえばトウモロコシのでんぷんなどから作られた『ポリ乳酸』。包装フィルムなどに使われており、植物由来のプラスチックのなかでは現在もっとも普及していますが、耐久性がなく固くてもろいのが欠点です。研究室ではこのポリ乳酸に別の植物資源を加え、柔軟性のある伸びやすいプラスチックに変換することに取り組んでいます」と柴田教授は話す。

この他、トウモロコシや大豆から作るリサイクルしやすいプラスチック、カシューナッツの殻から作る耐熱性に優れたプラスチックなど、そのときどきの開発の趣旨に合った植物資源を利用し、材料へと展開。環境にやさしいだけでなく、機能性にも優れた材料を開発し、普及させることを目指す。

切迫した地球温暖化を食い止めたい

資源として植物を使うメリットは、リサイクルしやすく、生分解性をもつこと以外にもある。「たとえば植物のセルロース(植物繊維)は、地球上にもっとも多くある有機物質で、人間が食料にすることはできません。材料を開発する際にはできるだけ未利用の資源を使用すべき。そういった考えから、私たちの研究室では植物の食べられる部分ではなく、食べられない部分から材料を作ることに特に力を入れています」と柴田先生はいう。鳥取大学との共同研究で、カニの甲羅をつかったプラスチックも研究中だ。

研究室では、学生たちがさまざまな試薬を混ぜて化学反応を起こし、植物が材料として使えるように分子構造を変換。生成した材料に熱を加え、型枠にはめて成形する。「こうしてできた試験片を測定装置にとりつけ、耐熱性や生分解性、靭性などを評価するところまでが私たちの研究です」と柴田先生。

「集中豪雨や台風の頻発などの異常気象からわかるように、地球温暖化はかなり切迫した状況にあります。植物資源は、燃やしても大気中の二酸化炭素の増減に影響を与えないカーボンニュートラルという考え方ができます。植物資源を使った材料を世の中に普及させることで、温暖化を食い止めるのが私たちの目標。同じ志をもつ高校生にはぜひ一緒に研究に取り組んでほしいと考えています」と話してくれた。


〒275-0016 千葉県習志野市津田沼2-17-1
TEL.047-478-0222(入試広報課)
http://www.it-chiba.ac.jp/