研究情報
独・フラウンホーファー研究所、PLAベースの柔軟でリサイクル可能なフィルム素材を開発（2024.6）
フラウンホーファー応用高分子研究所（IAP）の研究チームは、ポリ乳酸（PLA）バイオプラスチックをベースにした柔軟でリサイクル可能なプラスチックフィルム素材を開発し、商品化への道を開いた。この取り組みにより、研究者らは2024年のヨーゼフ・フォン・フラウンホーファー賞を受賞した。
新しい PLA 素材は、従来の加工工場を使用して LDPE と同様の方法でプラスチックフィルムに加工できる。持続可能なプラスチックに関しては、リサイクルと脱化石化が重要な役割を果たす。使用後のプラスチックは、理想的には基本成分に分解され、同じ特性を持つ新しいプラスチックの製造に使用される。しかし、生産、使用、再利用のサイクルで材料の一部が失われる。「循環型経済をさらに推進するには、これらの損失を非化石原料で補う必要がある。しかし、化石プラスチックと同じ材料特性を持つバイオベースの代替品は通常存在しないため、これは課題となる」と、ポツダムサイエンスパークのフラウンホーファーIAPポリマー合成部門長のAntje Lieske博士は述べている。「これらの特性はさまざまな添加剤によって改善できるが、これらは後のリサイクルプロセスの妨げになる。さらに、高価で環境に有害である可能性があり、何よりもバイオベースではない」と付け加えている。
バイオポリエステル PLA は、この問題を解決する有望なアプローチである。バイオベースで、生分解性があり、簡単にリサイクルでき、バイオプラスチックの中でも最も強力な市場の可能性を秘めている。剛性が高いため、使い捨てカップなどの硬いパッケージには最適ですが、使い捨てプラスチック廃棄物の主な発生源の1つであるショッピング バッグなどの柔軟な使い捨てパッケージには適していない。Antje Lieske 博士は、同僚である André Gomoll氏および Benjamín Rodríguez博士とともにこの問題を解決した。
「私たちは、ポリエーテルと呼ばれる可塑剤をポリマー鎖に直接結合させ、材料を長期的に柔軟にした。ポリエーテルは無毒で、市販されており、バイオベースの原材料から製造することもできる。これまで、可塑剤は添加剤としてPLAに混合されていたが、可塑剤分子は時間の経過とともに材料から移動し、PLAは再び硬くなり、剛性になる。この移動を防ぐため、ポリエーテルをポリマーに固定した。これを実現するために、ポリエーテル鎖セグメントが両端でPLA鎖セグメントに共有結合しているPLAベースのブロックコポリマーを合成した」とBenjamín Rodríguez博士は説明する。その結果、LDPE とは異なり、移行性可塑剤を含まず、少なくとも 80 パーセントがバイオベースの、新しい柔軟な PLA 素材が生まれた。