再考、書き直し、再定義 — 生分解性プラスチックがどのように持続可能性を再構築するか

カリフォルニア大学サンディエゴ校のビジョンは、学生中心、研究中心、サービス指向の公立大学であることです。これら 3 つの柱が守られている例はキャンパス内に無数にありますが、3 つすべてが一度に組み込まれているのはユニークです。この度、藻類ベースの生分解性プラスチックに関する新しい本が、学生研究と、それが地球規模で消費主義を変える大きな可能性を紹介しています。

プラスチックの環境被害に関する統計は明らかです。2018 年、米国の埋め立て地には 2,700 万トンのプラスチックが受け入れられました (米国環境保護庁)。私たちの海には最大 1 億 9,900 万トンのプラスチックが存在する可能性があります (国連環境計画)。ペットボトルやおむつは分解するまでに最大 450 年かかることもあります (世界経済フォーラム)。

カリフォルニア大学サンディエゴ校の研究者らは、藻類から作られる生分解性プラスチックの代替品の開発に長年費やしてきた。この藻類ベースのポリマーは、すでにサーフボード、ビーチサンダル、ウォーキングシューズの製造に使用されています。エルゼビア社発行の「ポリエステルポリウレタンの再考: 藻類ベースの再生可能、持続可能、生分解性、リサイクル可能な材料 (分析化学における新たな問題)」では、バイオベースポリマーの作成、ライフサイクル評価、および技術経済分析に関する基礎科学について詳しく説明しています。

化学・生化学教授のロバート・「スキップ」・ポメロイが編集し、主にパンデミック中に書かれたこの本の寄稿著者には、カリフォルニア大学サンディエゴ校の教員、研究科学者、博士研究員、卒業生、大学院生や学部生が含まれています。

プラディープ・K・コスラ学長は、「カリフォルニア大学サンディエゴ校の学術教育研究室は、海洋を悩ませている増え続けるプラスチックの海への解決策を模索する献身的な個人やグループ間の協力を促進するよう意図的に設計されている」と述べた。「ロバート・ポメロイ氏、マイケル・バーカート氏、スティーブン・メイフィールド氏は、学生、産業界、コミュニティからの多様な視点を活用して、イノベーションと起業家精神を応用して地球資源を保護する取り組みを行ってきました。これらは、大胆で創造的な行動を取るというキャンパスの取り組みを反映しています。世界で最も困難な問題の一つを解決するために。」

リサイクルは注目を集めているにもかかわらず、法外に高価で非効率な場合が多いです。リサイクルされるプラスチックはほんの一部であり、新しいプラスチック製品のほとんどはリサイクル材料から作られていません。

ポメロイ氏の研究室は分析化学を専門とし、それが「リサイクル可能」や「生分解性」などの用語の再定義に役立つと信じている。この本のグリーンウォッシング（環境に優しくないものを環境に優しいと主張すること）に関する章では、これらのラベルについて詳しく考察しています。

同氏は、ある品目がリサイクルできるからといって、それがリサイクル箱に入れられるわけではなく、たとえリサイクル工場に運ばれない可能性もあると指摘する。たとえば、プラスチックでコーティングされた牛乳パックは技術的にはリサイクル可能ですが、カリフォルニアにはそれをリサイクルする施設がありません。多くの場合、この種の「リサイクル可能な」アイテムは単に焼却されます。

別の例は、「生分解性」という言葉の使用です。場合によっては、メーカーがプラスチック製品に木繊維などの不活性材料を少量含ませ、それが生分解性であると主張することがあります。「彼らがやっていることは、マイクロプラスチックを作り出しているだけだ」とポメロイ氏は言う。「今、私たちは言葉に挑戦しています。定義に挑戦しています。ここで分析化学が登場します。私たちはこれを行うための正しい方法を確立したいと考えています。」

基本的に、ポメロイ氏は、ストローや医療用品などの使い捨てプラスチックを含むプラスチックに対する考え方を変える必要があると考えています。紙のストローは、多くの場合飲み物の途中ですぐに崩壊しますが、藻類のポリマーで作られたストローは、実用に耐えるほど長く構造的完全性を保持しますが、その後、プラスチックのストローの数分の一の時間で生分解されます。

「製品の寿命をその使用の寿命と一致させることについて、より慎重になる必要がある」とポメロイ氏は述べた。

ポメロイは、この本が関連性があり、科学を示すものであるだけでなく、人々の頭越しに話したり、軽蔑したりせずに読めるものであることを望んでいました。これは、ポリウレタン製品の販売、マーケティング、または製造に携わる業界の専門家向けのリソースとなることを目的としています。バイオベース素材の利点を理解したい規制当局の役割にある人。環境化学、工学、材料科学の学生など、バイオベース材料の研究に携わる人々。

ポメロイは、さまざまな分野からの熱心な学生が彼の研究室で働き、章の執筆に貢献することに気づきました。「化学出身の学生もいれば、化学エンジニアもいるし、統計学者もいるし、生物学者もいる」と彼は述べた。「研究者はさまざまな場所から集まっています。場合によっては、最高の研究機会が自分の部門にないこともあります。」

学生の1人はアントン・サモイロフで、彼は2021年に化学工学の学士号を取得して卒業し、新入生としてポメロイの研究室で働き始めた。サモイロフは化学を専攻していなかったが、トリトンデーの研究室ツアー中、藻類サーフボードの開発における自身の取り組みや、バイオ燃料や再生可能プラスチックとしての藻類の可能性についてポメロイが熱心に話していたので、引き込まれた。

サモイロフは学部生の頃、二人の指導者、博士研究員のアン・フン氏とバウサヘブ・ラージプート氏とともにこの本に取り組みました。彼らはポリウレタン前駆体合成用のマイクロ流体フローシステムの作成で一緒に働いていたことですでに知っていました。

現在、アリゾナ大学の大学院生で、化学工学と環境工学を研究しているサモイロフ氏は、「章ごとに少人数の執筆者グループを作ることができて、執筆プロセスに深く関わることができてとてもよかったです。一緒に仕事をしたおかげで」と語った。 , 私はその本の章の所有権を取得することに快適で誇りを感じました。スキップの研究室は間違いなく私にユニークな機会を提供してくれました。」

「なぜ学生はカリフォルニア大学サンディエゴ校に来るのでしょうか？他の300人の学生と一緒に講堂に座るためですか、それとも大学生活に参加する機会があるからですか？」ポメロイは尋ねた。

「この本に携わった皆さんは、実際の研究室での経験を積み、研究論文を発表し、私たちの新興企業であるアルジェネシスと交流しました。これは他の多くの大学では提供できない大きな付加価値だと思います。」

学生にとって、教員の研究者の生活がどのようなものであるかを知ることも重要でした。「私たちはうらやむような仕事をしていますが、一生懸命働いています。そして、私たちが熱心に取り組んでいるのは、その仕事に情熱を持っているからです」とポメロイ氏は述べた。「学生たちには、これが私たちの人生だが、それは彼らの人生でもあるかもしれないということを理解してほしい。努力すれば、彼らは自分の分野のリーダーになれる。」

新たなリーダーの一人がミヒール・モディ氏だ。彼はカリフォルニア大学サンディエゴ校で化学の学士号と修士号を取得し、現在はスクリップス・リサーチの研究員である。この本に取り組む中で、モディ氏は大量の情報を精査し、プロジェクトを完成まで見届け、長期的な目標を達成するために自分のペースを保つ方法を学びました。この特質は現在の地位でも役立っています。

モディ首相は「私はポメロイ博士の洞察力に多大な敬意と称賛の念を抱いている」と述べた。「彼の研究室は、私に分析化学への情熱を探究し発展させるための安全な場所と機会を与えてくれました。それが今では私が心から楽しんでいる仕事につながっています。」

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