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安いバイオプラスチックの登場まで、海洋汚染の限界はもつのか

明治大学 農学部 准教授 小山内 崇

微細藻類の光合成を利用して作るバイオマスプラスチック

 一口にバイオプラスチックといっても、大きく二つに分かれます。ひとつは、生分解性プラスチックです。生分解とは、文字通りプラスチックが分解するということですが、微生物などの働きにより、最終的にはCO2と水になることです。

 この場合、プラスチックの成分は問わないので、石油から作られていても、生分解性があればバイオプラスチックとなります。

 もうひとつが、バイオマスプラスチックです。バイオマスとは、生物量という意味です。つまり、生き物から作られるプラスチックということです。なので、生分解性がなくても、生物由来であればバイオマスプラスチックであり、それはバイオプラスチックになります。

 もちろん、研究者は、生分解性がある生物由来のプラスチックの開発を目指していますが、いまは、その過渡期であると思います。

 私自身はバイオマスプラスチックの研究を行っています。バイオマスプラスチックというと、一般には、トウモロコシなどの植物から作るイメージをもっている人が多いと思います。

 その工程を簡単に説明すると、まず、トウモロコシなどの植物に含まれるデンプンを利用します。これを糖化、つまり分解し、グルコースという単純な糖にします。次に、これを発酵させ、乳酸にします。この乳酸を精製し、純度の高い乳酸にします。

 これを重合、つまり単量体の分子を結合させ、ラクチドという化合物を作り、これをさらに重合させると、ポリ乳酸ができあがります。これがPLA樹脂と呼ばれ、プラスチックの素材となるのです。

 しかし、私は、トウモロコシなどの植物ではなく、シアノバクテリアやユーグレナなどの微細藻類を用いて、乳酸やコハク酸を作る生産方法を開発しています。

 というのは、シアノバクテリアや紅藻類は、CO2を取り込み光合成を行うことで、直接、乳酸やコハク酸を生成するのです。つまり、いままでの工程の、光合成と糖化・発酵の2プロセスを1プロセスにすることができるのです。

 また、デンプンなどは、当然、食料になるもので高価でもありますが、それを使う必要がなく、温暖化ガスとして問題視されているCO2を利用して、有機酸を作ることができるわけです。

 いまの課題は、乳酸やコハク酸を量産するために、いかに光合成の効率を高めるか、ということです。

 しかし、光合成とは、何十億年という時間をかけて、植物が、空気中に0.02~0.04%しか含まれていないCO2を取り込んで生きていくために作り上げた機能です。この機能の効率をさらに高めようとすることは、非常に難しいプロセスです。いま、世界中の研究者がこの課題に取り組んでいますが、まだ、満足のいく結果は得られていません。

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