研究者は、びしょ濡れにならない100%生分解性の紙ストローを開発

2023 年 2 月 1 日

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現在販売されている紙ストローは、すべてが紙だけでできているわけではありません。 紙100％のストローは液体に触れるとふやけてしまい、ストローとしての役割を果たせません。 したがって、それらの表面をコーティングする必要がある。

紙ストローのコーティング材料として最も一般的に使用されているのは、ビニール袋や接着剤の製造に使用されるのと同じ材料であるポリエチレン (PE) またはアクリル樹脂です。 紙コップにも紙ストローと同じ素材でコーティングが施されています。 これまでの多くの研究で、廃棄された紙コップのポリエチレンコーティングが完全に分解されずに小さな粒子に崩壊し、マイクロプラスチックになる可能性があることが報告されています。 さらに、これらの紙製品は紙とプラスチック（2つの全く異なる素材）から作られているため、リサイクルすることが困難です。

従来の紙ストローは使いにくいです。 液体と長時間接触すると、ねっとりした状態になります。 また、このストローを使って炭酸飲料を飲むと、表面の性質によりたくさんの泡が発生します。 現在、紙ストローの代替品としてポリ乳酸（PLA）ストローや稲ストローが市販されている。 しかし、PLA ストロー (トウモロコシ プラスチック ストローとも呼ばれる) は、海洋ではうまく分解されません。 稲わらは環境中ではよく分解されますが、量産が難しく、断面が鋭利であるため価格が高いなどのデメリットがあります。

KRICTのオ・ドンヨプ博士、クァク・ホジョン博士と西江大学のパク・ジェヨン教授の共同研究チームは、100％生分解性で従来の紙ストローより優れた性能を持ち、容易に大量生産できる環境に優しい紙ストローを開発した。 。 この研究は『Advanced Science』誌に掲載されています。

研究チームは、その技術を利用して、コーティング材料を作成するために少量のセルロースナノクリスタルを添加することにより、よく知られた生分解性プラスチックであるポリブチレンサクシネート（PBS）を合成した。 添加したセルロースナノクリスタルは紙の主成分と同じ素材であり、これによりコーティング工程で生分解性プラスチックが紙の表面にしっかりと付着します。

従来の紙ストローには、ストローの表面にプラスチックコーティングを強力に付着させる材料が組み込まれていません。 そのため、ストローの表面はプラスチックで均一にコーティングされず、使用に支障をきたします。 これにより生じる最も重大な制限は、液体がコーティングされていない部分に触れるとストローがべたべたになり、紙ストローを炭酸飲料の中に放置すると泡が広範囲に発生することです。 これは、コーティングされていない部分は水と結合しやすいのに対し、コーティングされたプラスチック部分は水をはじく性質があり、紙ストローの凹凸面に炭酸飲料が接触してしまうためです。

これらの制限は、私たちの研究チームが開発した新しい紙ストローによって克服されます。 コーティング材がストローの表面を均一かつ強力に覆うため、炭酸飲料の中で水っぽくなったり、泡が発生したりしにくくなります。 また、コーティング材は紙と生分解性プラスチックでできているため、完全に分解・劣化します。

研究チームは、これらの環境に優しい紙ストローが、冷たい飲み物でも温かい飲み物でも物理的な完全性を維持できることを発見しました。 研究チームはまた、ストローが水、お茶、炭酸飲料、牛乳、脂質を含むその他の飲料などのさまざまな飲料をかき混ぜるのに使用したり、液体と長時間接触したりした場合でも、びしょぬれにならないことも発見した。 新型紙ストローと従来の紙ストローのふやけ具合を比較しました。 従来の紙ストローは、5℃の冷水に1分間浸した後、約25gの重りを吊るしたところ、大きく曲がってしまいました。 対照的に、新しい紙ストローは、同じ条件下で重さが50gを超えても、それほど曲がりませんでした。

新開発のストローは海の中でもよく分解されます。 一般に、海洋では紙やプラスチックの分解が土中よりもはるかに遅くなります。これは、海洋の低温と高い塩分が微生物の増殖を妨げるためです。 研究チームは、韓国・浦項近郊の海岸の深さ1.5～2メートルにわらサンプルを浸漬し、海洋環境での分解試験を実施した。

通常のプラスチックストローとトウモロコシプラスチックストローは120日経過しても分解しませんでした。 従来の紙ストローは形状を維持し、重量の減少はわずか 5% でした。 対照的に、研究チームが開発したストローは60日後には重量の50％以上が減少し、120日後には完全に分解した。

「この技術は、このプラスチック時代に私たちが取るべき方向への小さな一歩にすぎません。私たちがよく使うプラスチック製ストローを紙製ストローに変えることは、すぐには環境に影響を与えませんが、時間の経過とともにその違いは大きくなるでしょう。便利な使い捨てプラスチック製品の使用から、さまざまな環境に優しい製品の使用に徐々に変化すれば、私たちの将来の環境は、私たちが現在心配しているものよりもはるかに安全になるでしょう」と主任研究員のオ・ドンヨプ博士は述べた。

詳しくは： Hojung Kwak et al、生分解性、耐水性、発泡防止、ポリエステル ナノセルロース複合紙ストロー、アドバンスト サイエンス (2022)。 DOI: 10.1002/advs.202205554

雑誌情報:先端科学

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