开发结实、废弃后又容易分解的塑料，相关技术正在取得进展。北陆尖端科学技术大学院大学等组成的研究团队正在开发一种可以在海水中通过太阳光和微生物的作用被分解的塑料。而且这种塑料被微生物食用后也不会造成伤害。这项研究有望在2050年成为解决微塑料海洋污染的主要对策之一。
正在开发之中的在海水中遇光就会分解的塑料（供图：北陆尖端大学金子教授）
微塑料对海洋环境的影响越来越严重。据估计，世界上每年有数百万吨塑料垃圾流入海洋。到2050年，海洋中塑料垃圾的总重量将超过鱼的总重量。
为了解决这个问题，人们一直在探索塑料的代替品，例如能够通过微生物作用分解成水和二氧化碳的生物降解塑料等。然而，以往的生物降解性塑料在使用上缺乏足够的耐用性，因此无法完全代替普通塑料。
包括北陆尖端大学的金子达雄教授等在内由8个研究机构组成的研究团队，目前正在共同开发一种使用时结实、流入海洋后会又能被自然分解的塑料。照射到海里的阳光起到“开关”作用，海水和微生物进入到分子中进行分解。研究团队的最终设计目标是，使用2种光催化剂，与从纤维芯及鞘（周边）部分制造塑料的开、关过程相反，通过生物分解塑料。
在鞘的部分混合的光催化剂，能在太阳光照射时起到抗菌作用。通常使用时，该光催化剂会保护塑料纤维不受细菌侵害，从而不会发生分解。另一方面，芯的部分混合的光催化剂，在被阳光照射时，会将水吸入到分子内（亲水性）。
当这种双重构造的塑料流入大海，浮在海面时，太阳光透过鞘受损的部分到达芯，产生亲水性。由此，海水和微生物便能进入芯中，进行生物分解。鞘的部分不发生分解，不久便会沉入海中和海底。由于太阳光无法到达海底，光催化剂的抗菌作用消失，从而使鞘的部分被生物分解，从而达到塑料纤维被分解的目的。
一般来说，海洋深处是低温、微生物少、难以进行生物降解的环境，但这一课题也得到了克服。由于设计上只在有水和光的状态下进行分解，因此在使用时，即便被水稍微打湿，只要晾干就不会发生分解。
研究中，团队还使用通过植物分解制作的有机化合物，合成了生物分解性的尼龙。用1小时能照射相当于1个月的太阳光的水银灯进行实验后发现，开发出的尼龙48小时就能轻易分解，或部分分解。
该研究项目于2020年启动，目前已确认到，两种光催化剂都能很好地发挥各自的作用。2023年，研究团队将进行研究，确认两种光催化剂能否进行组合并加以控制，并着手验证大量合成的可能性。经过性能和安全性验证后，希望在2030年前实现部分用途上的实用化。
目标是能广泛应用于服装、购物袋、渔业、农业用器具等。金子教授表示：“放弃塑料不是必须的，重要的是要用不破坏生态系统的塑料来进行替代。”
体内安全性也得到了验证
金子教授等人的研究还有一个特征，就是赋予了塑料“可食性”，即使生物将其食用也是安全的。北海道大学和东京农工大学在2022年12月证实了，微塑料中的添加剂会通过食物链被吸收到鱼的肌肉和肝脏中，并积累起来。微塑料增加了海洋生物和人类健康的风险。
一般来说，即使塑料可生物降解，但进入到生物的消化道内也会对其健康造成危害。但金子教授等人正在开发的生物降解性塑料，以氨基酸同等结构为基础，有望在消化道内也能得到安全降解。
研究团队已经开发出了还原人类肠内环境，并加入塑料评价肠内细菌代谢的方法。2023年以后，团队将使用海豚及加利福尼亚海狮的粪便进行毒性评估等。如果能证实其高安全性，今后也可以考虑将其应用在玩具及婴儿用牙刷等对安全性有着高要求的产品上。
兼具高功能性及生物降解性的塑料，在世界上几乎还没有实用化的案例。如果能将其实现，便可通过回收进行分解处理，即使流入海洋和土壤也能确保安全。日本也许能在引领循环型社会的新材料方面站到世界的最前沿。
日文：北川舞、《日经产业新闻》、2023/2/10
中文：JST客观日本编辑部
