プラスチックをリサイクルしようとすることは無駄ですか? 新しい解決策を見つけるために取り組んでいる科学者を紹介します

私たちはプラスチックを使って素晴らしいものをデザインし、作ることができます。それらを元に戻すのははるかに困難です。

ニューブランズウィック州のTerraCycle施設で、さまざまなリサイクルプロセスが必要なアイテムを分別する作業員。 (エマ・リー/WHYY)

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シャーリー・ナールは 1970 年代からリサイクルを行っています。当時、それはほとんど自治体が行っていませんでした。彼女とニューメキシコ州サンタフェの住民の何人かは、リサイクル箱に入らない廃棄物を取り除く最善の方法を見つけることに今も取り組んでいます。

「私たちのコミュニティの多くはリサイクル意識が高く、自分たちができる以上のリサイクルができないことに失望していると思います」とクナー氏は語った。

彼女は、El Dorado 285 Recycles と呼ばれる、志を同じくする約 20 人のグループの一員です。彼らは地元のショッピングモールに行き、ペン、輪ゴム、化粧品の容器など、自治体のプログラムではリサイクルできないものを回収するスペースを求めました。彼らはその輪ゴムを郵便配達に必要な人に渡し、慎重に分別された残りの廃棄物の一部は、メーカーと協力して化粧品の容器、ペン、ペンなどの製品をリサイクルするニュージャージー州の会社TerraCycleに送られます。コーヒーポッドと歯ブラシ。

「友人の息子は私たちを再精神病者と呼んでいます」と主催者のカレン・スウィーニーは語った。

米国のほとんどの人々は、自分たちの廃棄物が実際にリサイクルされるかどうか確信が持てないにもかかわらず、依然としてリサイクルを行っており、リサイクルが機能していないという最近のニュースが殺到している。この問題はプラスチックにとって特に深刻です。米国では年間 30 トンのプラスチック廃棄物が排出され、そのほとんどは依然として埋め立て地に捨てられています。プラスチックのリサイクルに関しては、経済的および科学的に克服すべき大きなハードルがあります。

しかし、一部の企業、科学者、熱心なリサイクル業者は今もこの問題に取り組んでいます。

TerraCycle の従業員は、分別された廃棄物を細かく破砕し、磁石を使用して金属を抽出し、残りを大きな水のタンクに入れて、沈むか浮くかに基づいて、さまざまな種類の物質をさらに分離します。

TerraCycle の最高商業責任者であるキャシー・パザキス氏は、「ニューメキシコ州のコレクターから私たちが入手しているペンはどれも、最終的に埋め立て地に送られることのないペンです」と述べています。

リサイクルでお金を稼ぐのは難しいです。 TerraCycle は、メーカーや個人や大企業などの消費者にコストを支払ってもらうことで機能させます。

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フランスの企業 Carbios はさらに一歩進んで、ボトルや人工繊維に使用されるプラスチックである PET を回収してリサイクルし、リサイクルしたプラスチックを企業に販売して新しい製品を製造しています。彼らはすでにロレアル、ネスレ、ペプシコなどの企業とこの取り組みに取り組んでいます。そしてビジネスは好調だと副CEOのマーティン・ステファン氏は語った。

「再生プラスチック、特に再生PETには強い需要があるが、現在の技術では供給が限られている」とステファン氏は述べた。

需要の一部は、今後数年間で企業にリサイクルプラスチックの使用を増やすことを義務付ける欧州連合の政策によるものです。しかし、Carbios が PET をリサイクルして再利用するために使用している技術は、他のほとんどの種類のプラスチックには存在しません。

プラスチックはポリマーであり、モノマーと呼ばれる小さな粒子の鎖が化学プロセスで一緒に鍛造されたものです。私たちはプラスチックを使って素晴らしいものをデザインし、作ることができます。プラスチックを研究しているコーネル大学の有機化学者エリン・スタシュ氏は、それらを元に戻すのは難しいと語った。

「ポリマーをモノマーに戻して再利用し、新しいポリマーを作ることができれば、それはポリマーリサイクルの閉ループの聖杯のようなものです」と彼女は語った。「私たちはポリマー合成を完成させ、これらのプロセスを可能な限り安価で効率的にすることに数十年を費やしてきました。そして今、私たちは逆方向の反応を行う方法を見つけなければなりません。」

スタシュ氏と彼女の生徒の一人であるセウォン・オ氏は、白いテイクアウト容器やコーヒーカップの製造に使用されるもう一つの一般的なプラスチックであるポリスチレンを分解する方法の詳細を発表したところだ。彼らのプロセスは、この物質を安息香酸に分解します。安息香酸は、ソーダなどの食品防腐剤として一般的に使用される化学物質です。

「私はポリスチレン製のコーヒーカップの蓋をすべて保存しています…それらは私の机の上に置いてあり、分解するためにもう少しプラスチックが必要なときは、セウォンに渡すだけです」とスタシュさんは語った。

彼らのプロセスは反応を促進するために光を使用しており、彼らの研究室はそれをより効率的にすることに取り組んでいます。

車のタイヤなど、他の種類のプラスチックの場合、科学的なハードルはさらに高くなります。実際、あまりにも大きいので、科学者たちはそれらをリサイクルすることは不可能だと考えていました。タイヤの製造プロセスでは、化学物質が不可逆的に架橋結合します。現在、古いタイヤは埋め立て地に捨てられるか、エネルギーとして燃やされています。

しかし、ノースウェスタン大学の化学エンジニアであるジョン・トーケルソン氏は、彼の研究室と協力して、原材料を再利用できるように可逆的な、少し異なる架橋プロセスを使用してタイヤを製造する方法を発見しました。

彼らはまだこのプロセスでタイヤを製造していませんが、彼と彼のチームはそのプロセスをテストして、製品が実際のタイヤがさらされるであろう応力と圧力に耐えられることを確認しました。

「一方で、我々は実際に大きな進歩を遂げたと思う」と彼は語った。「実際、私たちは過去6年間に、リサイクルの観点からは絶望的だと考えられていた架橋ポリマーを実際にリサイクル可能にするために使用できる7つの異なる化学を開発してきました。」

また、使用するプロセスは単純であるため、タイヤ会社にとっては試してみるのがより魅力的になるでしょう。

しかし、最終的には製品そのものを変えなければならず、リサイクルの限界に達します。 TerraCycle の CEO、Tom Szaky 氏は、多くの消費者製品は現在の形ではリサイクルできないと述べています。

「では、さらに大きな一歩を踏み出して、製品の原料の調整を開始するにはどうすればよいでしょうか? そして、使い捨てから再利用可能に移行するために製品のコンセプト全体を調整するさらに大きな一歩を踏み出すにはどうすればよいでしょうか?」

それを実現するには、政府が製造業者に製品の製造方法にもっと注意を払うよう強制するか、適切な廃棄物処理の費用を企業に負担させる法律を制定する必要がある、と同氏は述べた。

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