光誘起親水化する分解性バイオナイロン

摘要

プラスチックは軽量かつ高強度な機械特性を有し，また安価で電気的特性に優れていることから産業から一般的な生活用途まで広く用いられている。このように広く大量に使用されている一方で大きな課題も抱えている。プラスチックは自然に存在する物質とは異なり，環境中では容易に分解せず，一度廃棄されたプラスチックが堆稍することで廃棄ブラスチックの量は年々増加の一途を辿っている。陸域から海域に流出するプラスチック量は年々増加しており，さまざまな海洋生物がそれらを摂食し，食物連鎖を通じた海洋生物の生態系，および人類への悪影響が懸念されている。こうした背景から，近年は海洋プラスチック·マイクロプラスチック問題への関心が世界規模で高まっている。プラスチック原料である石油資源は堆積した動植物などの死骸が地中に堆積し長い年月をかけて化学変化により変成されてできたと考えられており，再生利用が困難な有限資源である。そして，近年，国際的に持続可能な開発目標達成に向けた取り組みが重要視されている中，生分解性バイオベースプラスチックの開発は原料を有限の石油資源から天然資源に代替するという目的以外にも，大気中の二酸化炭素を増やさないという目的があり，海洋ごみの大半を占めるプラスチックごみの解決策の1つに繋がる。生分解性バイオベースプラスチックの代表的なものにはポリ乳酸やポリヒドロキシ酪酸などがある（図1）。特にポリヒドロキシ酪酸は，海洋分解性が確認されており，注目が集まっている。その一方でこれらのポリマーの耐熱性などの物性が低く，ガラス転移温度は2℃程度で，用途が狭いままであり，将来性にも多くの懸念がある。高耐熱かつ高強度のプラスチックの代表としてナイロンがある。ナイロンは，アミド結合を主鎖に有する高分子であり，アミド基に由来する強い水素結合を有するため，優れた強靱性，耐衝撃性および高い柔軟性を特徴とし，釣り糸のような高強度繊維や自動車や建築資材の部材に幅広く使われている。ナイロンにおいても，バイオベースなものが存在し，ナイロン4やナイロン11がそれにあたる。しかし，一般的にアミド結合の加水分解性は，先述のポリ乳酸などのエステル結合に比べて低く，生分解性を示すものはきわめて少ない。