「リサイクルはできない」

サマンサ・ウォルフェイル著 / InvestigateWest

プラスチックのライフサイクルに対処する場合、何百もの解決策が待っています。菌類の魔法によって自ら分解できる可能性のある代替バイオプラスチックから、プラスチックを分解して他の石油製品にしたり、新品同様に再構築したりできる複雑な化学リサイクルまで。

しかし、ケミカルリサイクルや次世代プラスチックは有望に聞こえるかもしれないが、専門家らはまた、プラスチック汚染に対する最も現実的な解決策には、包装から可能な限りプラスチックを排除することが含まれると述べている。

意思決定者は、消費者が使い終わった後、より簡単にリサイクルできるプラスチック包装をメーカーがどのように設計できるか、と考えています。 リサイクルプロセスにおける染料による汚染を避けるために、パッケージはすべて同じ色のプラスチックにする必要がありますか? さまざまな種類のプラスチックにマーカーを付けることで、仕分け施設の画像処理ロボットがコンテナを種類ごとに分別する際の作業を改善できるでしょうか? プラスチックの使用を完全に回避できる製品はどれですか?

現在、プラスチックのリサイクルの大部分は機械的な方法で行われています。 まず、使用済みプラスチックを数値で割ります。 たとえば、飲料ボトルに一般的に使用される PET プラスチック (ポリエチレン テレフタレート) は、洗濯洗剤の容器によく使用される HDPE プラスチック (高密度ポリエチレン) から分離する必要があります。 その後、各グループは細断されてペレットに溶かされ、再溶解して新しいパッケージに成形されます。 あるいは、さまざまなプラスチックを屋外デッキ用のボードに再利用したり、カーペットや衣類用の繊維に加工したりすることもできます。

しかし、熱によりプラスチック内のポリマー鎖（繰り返し分子の紐）が劣化する可能性があるため、プラスチックを新しい製品に作る本当の意味で「リサイクル」できる回数には限界があります。

こうした限界を念頭に置き、最大手の石油・化学メーカー（BP社やダウ社など）で働く人々から個人起業家に至るまで、多くの人々が、さらに多くのプラスチックをリサイクルできる可能性のある方法としてケミカルリサイクルを実験している。 実際にリサイクルされるのは 10 パーセント未満ですが、ケミカル リサイクルには、熱で分解された分子鎖を再構築できる可能性と、プラスチックを燃料やその他の化合物に変換する可能性が期待できます。

新しいケミカルリサイクル提案の一部が実際に成功するかどうかは疑問だ。 一般的な制約には、加工施設の建設と電力の高額なコスト、高価な化学薬品の購入、生ゴミ、染料、その他の種類のプラスチックやゴミで汚染されていない材料を確実に調達するという課題が含まれます。 他の懸念は、ケミカルリサイクルプロセスの温室効果ガス排出、プラスチックを燃料に変える場合、最終製品を燃やす場合、そしてそれらの気候変動コストがバージンプラスチックの製造によって引き起こされるコストよりも低いかどうかに集中しています。

一方、あらゆる年齢層のイノベーターは、魚の皮、植物のでんぷん、その他の生分解性物質などを原料としたプラスチックの代替品を開発している。これらは、適切に廃棄すれば急速に分解することが期待でき、従来のプラスチックが何千年も地球に残る可能性があるのとは対照的である。環境。

ケミカルリサイクルやプラスチック代替品がプラスチック汚染（すでに世界中で大気、水、土地を汚染している）を防止できるかどうかを人々が理解する中、全国の地方自治体は、すでに存在するリサイクルの選択肢をまだ把握しつつある。

ワシントン州が警鐘を鳴らしたのは約5年前、中国が世界中から高度に汚染されたリサイクル資材の俵の受け入れを中止したときだった。 ワシントン州の議員らは、州のリサイクル材料の60パーセント以上を占めていた市場の喪失に対応し、2019年にリサイクル開発センターを創設した。議員らは、新しいセンターを通じて州生態省に対し、リサイクル材料の国内市場の創出を支援するよう指示した。州のリサイクル可能な材料。

ワシントン州は、プラスチックやその他の材料をめぐる大きなリサイクル問題への取り組みで先頭に立つつもりだったが、新型コロナウイルス感染症のパンデミックにより政府機関がリモートワークに移行し、ジェイ・インスリー知事が不必要な措置を凍結したため、リサイクル開発センターは出遅れた。雇用。 科学者、製造業者、環境保護活動家などで構成される同センターの14人の諮問委員会は2020年にバーチャル会議を開始し、その後パイロットリサイクルプロジェクトに助成金を提供したり、リサイクルの選択肢や問題点を特定する研究に資金を提供したりした。

ペットボトル、ボール紙、ガラス、新聞紙を積んだトラックが、複雑なコンベア ベルトとゴミ箱に沿って走り、Waste Management のスポケーン マテリアル アンド リサイクル テクノロジー (SMaRT) センターで分別されます。 (クァク・ヨン/インランダー)

「議会からはコンサルタントを雇うのに使えなかったリソースがあったので、地方自治体や大学向けに少額の助成金プログラムを立ち上げました」とリサイクル開発センター所長のカラ・スチュワード氏は語る。

最近では、同センターは、プラスチックなどの材料の循環経済を生み出す革新的なアイデアを特定することを目的とした NextCycle Washington などのビジネス アクセラレータ コンペティションを支援することができました。 有望なアイデアを持つ人々は、投資家に提案したり、国のプログラムよりもはるかに深い資金を持っているグループとつながることができるようになるだろうとスチュワード氏は言う。

「これは生態省が行うようなことではないので、私たちは本当に興奮しています」とスチュワード氏は言う。 「私たちは人間の健康と環境を清潔に保つことを目指しています。そして私はここでこう言います、『でも待ってください、私は企業にお金をあげたいのです！』 私の周りの人は皆、「そんなことはできない」と言っています。 「ええ、実際のところ、できると思います。」

パッケージングの革新により、私たちが生み出す廃棄物をさらに削減できる可能性があるため、リサイクル システム以外の解決策に焦点を当てた新しいアイデアも歓迎されます。

「プラスチック問題から抜け出す方法として、リサイクルすることはできません」とスチュワード氏は言う。 「プラスチックの普及が始まって以来、私たちは製造されたプラスチックの 8 パーセントをリサイクルしてきました。私たちは既成概念にとらわれずに考え、新しいことをしなければなりません。NextCycle Washington は、まさに必要なイノベーションを後押しする素晴らしい方法です」少しだけ助けてください。」

ワシントン州立大学のカール・イングランド研究教授と土木・環境工学チームは、リサイクル開発センターの資金提供による2021年の報告書で、プラスチックの既存の化学的および熱的リサイクルの選択肢（熱分解やガス化、触媒などの熱集約型ソリューションなど）について概説した。解糖系のようなベースのソリューションを開発し、太平洋岸北西部での運用の可能性を評価しました。

ケミカルリサイクルでは、新しいプラスチック、合成ガス（木材、プラスチック、その他の資源からの水素と一酸化炭素から作られる）、バイオオイル、その他の製品を作成できます。

同報告書は、消費者のリサイクル率が大幅に上昇した場合、現在の約8パーセントから50パーセントに増加した場合、ワシントン東部またはピュージェット湾地域のいずれかに、州の両側の化学リサイクル業者を支援するのに十分な使用済みプラスチックが存在する可能性があることを明らかにした。パーセント。 しかし報告書は、特に最終製品の市場価格が変動する可能性があるため、新しい施設を開設するための費用が法外に高額になる可能性があるとも指摘している。

「リサイクルプロセスを成功させるためには、投資資金を確保することが明確に必要である」と報告書は述べている。 「投資家がリサイクルのサプライチェーンについて教育を受け、情報を得ることは、多少リスクが伴う可能性のある事業に安心して投資するために不可欠です。十分な投資管理がなければ、中小企業や新興企業は投資を確保するのが困難になるでしょう」そしてリスクを軽減します。」

研究チームはまた、数百の既存のリサイクル業者のデータベースも作成しました。 このリストは2022年春に更新されたが、プラスチックのリサイクルに取り組む新たな企業100社がリストに追加される可能性があるとイングランド氏は述べている。 イングランド氏によると、企業が有望な新しいリサイクルプロセスを発表すると大きな注目を集めることが多いが、そのプロセスが明確にされなかったり、資金が得られなかったりすると消え去ってしまう企業もあることから、信頼できるリストを維持するのは課題だという。

より一般的なメカニカルリサイクルプロセスに役立つ添加剤を製造するダウやBASFのような大規模多国籍企業は、製品がすぐに入手でき、より多くの資金で裏付けられているため、存続する可能性が高いとイングランド氏は説明する。

新しい施設がオープンしても、必ずしも意図したとおりに機能するとは限りません。 ある企業は近年、アイダホ州ボイジーに対し、バッグやピールバック容器の上部などのプラスチックフィルムをディーゼル燃料にリサイクルする能力を提供したが、最終的に収集されたものの多くは燃料に変換されるのではなく、エネルギーとして燃やされることになったとロイター通信が報じた。去年。 同社は、切り替えの原因はボイシのリサイクルの流れの高レベルの汚染によるものだと述べたが、ロイター通信は、世界中の他の複数の「高度リサイクル」プロジェクトも近年、主に高コストが原因で失敗するか大幅に遅れていると指摘した。

解糖: このプロセスでは、特定の分子結合を切断する触媒を使用してプラスチックを分解します。

ガス化: プラスチックを熱、酸素、蒸気 (または同様の組み合わせ) と組み合わせると、材料を合成ガスに変えることができます。

合成ガス: 合成ガスは、水素と一酸化炭素の組み合わせを生成できる多くの材料から作られています。 プラスチックから（熱と酸素または蒸気を使用して）製造すると、合成ガスは、発電用の燃料電池用の燃料など、さまざまな用途に使用できます。

ポリエチレンテレフタレート: PET または PETE としても知られるこのプラスチックは、飲料容器に広く使用されており、最もリサイクル可能です。

高密度ポリエチレン: HDPE としても知られるこのプラスチックは、洗濯洗剤の容器などによく使用され、他のプラスチックよりもリサイクルしやすいことでも知られています。

ポリ塩化ビニル: PVC とも呼ばれるプラスチックの一種。

ポリスチレン: 発泡スチロールとしても知られるこのプラスチックは、軽量でかさばる性質があるため、リサイクル業者への十分な供給が困難であるため、歴史的にリサイクルが容易ではありませんでした。 しかし、一部の化学リサイクル業者はこの材料を引き取っています。

しかし、イングランド氏は、多くの報道機関がリサイクルの失敗に焦点を当てるかもしれないが、科学者や企業はケミカルリサイクルの推進に向けて大きな進歩を遂げていると述べた。

「プラスチック業界の人々は、これを実現するために全力を尽くしています」とイングランド氏は言う。 「私たち全員がもっと行動する必要があるでしょうか? そうです。しかし、少なくとも私たちは正しい方向に進んでおり、私は慎重ながらも楽観的です。」

新しい代替品を評価して、新しいプラスチックを大量生産し続けるよりも優れた選択肢であることを確認する必要があります。

たとえば、ある店が、保証金を払って返却し、洗浄して詰め替えて棚に戻すことができるガラス瓶に切り替えたとします。 これらのガラス容器を車両で輸送する際の重量は、軽量でリサイクル可能なプラスチック容器に比べて燃費の悪化や二酸化炭素排出量の増加につながりますか? コンテナを洗浄するのと、新しいコンテナを製造するのに必要な水の量はどれくらいですか?

ケミカルリサイクルでは、新しいプラスチック、合成ガス（木材、プラスチック、その他の資源からの水素と一酸化炭素から作られる）、バイオオイル、その他の製品を作成できます。

高度なリサイクルを実現するには、企業はプラスチックを化学的に分解して再構築するために必要なエネルギーが、新しいプラスチックの製造に伴う温室効果ガス排出量よりも高いかどうかを計算する必要があります。

上流でのパッケージ設計の決定は、製品のリサイクル性を高めるのにも役立ちます。

漂白剤ワイプを入れるプラスチックの容器を用意します。 容器の本体が白で、容器の上部が別の色で、ラベルがプラスチックに直接印刷されている場合、リサイクル業者が均一な色を実現しようとすると、それらの染料がプロセスを「汚染」する可能性がある、とイングランド氏は言う。

「プラスチックを開発する最初の段階では、『耐用年数が終わったときに、どうすればこの形状に戻せるだろうか』と考えなければなりません」とイングランド氏は言う。

おしりふきの容器のより良いデザインは、容器全体に 1 色を使用し、ラベルを紙に印刷するという単純なものかもしれません。これは、ケミカル リサイクル プロセスの前に剥がすのがはるかに簡単で、個別にリサイクルすることもできます。

イングランド氏はまた、赤外線インクで印刷されたシンボルなどの他のデザイン機能が、材料回収施設でさまざまな材料をより簡単に分類するのに役立つのではないかと考えています。

デザインの多くはパッケージの外観に対する消費者の好みに基づいているため、消費者側にも変更が必要になる可能性があると同氏は言う。

「私たちは社会として、これらすべてのクールなものが追加された、100万の異なる色ではないものを受け入れることをどのように学ぶのでしょうか？」 イングランドは尋ねます。 「ほら、ただの牛乳だよ」

一部の州では、今後数年間で包装材に使用する使用済みリサイクル材料の割合を高めることを義務付けることで、循環システムを支持する方向に舵を切ることを後押ししている。 一部の企業は、製品のライフサイクル終了時にメーカーにリサイクル費用の支払いを義務付ける「拡大生産者責任」規則を可決している。 これらの政策により、メーカーは国の義務を満たすためにリサイクル製品を購入する傾向が強まるため、一部のプラスチックリサイクル方法が廃止される可能性がある。

ワシントン州スポケーンの高校 1 年生と 2 年生だったアンナ アームストロングさんは、堆肥化を促進する菌類の可能性を研究しました。 (ポール・コンラッド/InvestigateWest)

驚くべきことに、プラスチックの代替品を設計するために、大企業の支援を受けた数百万ドル規模の研究室で働く必要はありません。

18 歳のアンナ アームストロングさんにとって、世界のプラスチック問題の解決に貢献したいという願いは、特に若い頃から始まりました。 スポケーンのフェリス高校の 1 年生と 2 年生の理科の授業の初めに、アームストロングさんは堆肥化を促進する菌類の可能性を研究しました。 食料品店ですでに入手可能なバイオプラスチックを堆肥化することがいかに難しいかを知った彼女は、代替品を発明できないかと考えました。

彼女は、外来魚種の皮を使用してバイオプラスチックを製造するなど、検討されている選択肢のいくつかを研究しました。これは、2つの環境問題に同時に取り組むものです。 しかし、臭い魚の皮を扱うのはあまり魅力的ではありませんでした。

彼女は堆肥の研究を通じて、特定の菌類であるアスペルギルス・オリゼーにたどり着き、それを、プラスチックの代替品として人気が高まっている、堆肥化可能なゴミ箱のライナーなど、植物でんぷんをベースにしたプラスチックの分解に使用できないか、と考えました。分野。

「アスペルギルス・オリゼーは、米の発酵に使用されるため、食品管理の分野でアジアで頻繁に見られます」とアームストロング氏は言う。 「それが何をするのか調べていたところ、デンプンと結びついてデンプンを侵食し始め、発酵プロセスを促進するのです。そこで、それをプラスチックの分解に応用して、別の問題を解決する方法を検討しました。」

高校の生物医学イノベーションの授業の最後の 2 年間、パンデミックのためほとんどの時間はリモートで作業していましたが、彼女は製品に巻かれているのと同じような薄いプラスチックのシートを作ることができる葛粉、酢、植物性グリセリンの持続可能な供給源を研究しました。店頭に並べ、独自のプロトタイプの作成に取り掛かりました。

「実際に使えるレシピにたどり着くまで、おそらく 30 ～ 40 のレシピを試しました」とアームストロング氏は言います。 「比率はかなり難しいかもしれません。」

また、消費者は好き嫌いが多いため、プロトタイプの透明性を高め、目に見える欠陥をできるだけ少なくするように方法を調整しようとしました。

アームストロング氏はバイオプラスチックを東部ワシントン地域科学工学フェアに持ち込み、そこで彼女の発明で1位となり、その後ジョージア州アトランタで開催された国際科学工学フェアに事実上出場し、環境分野で世界4位になりました。今年はエンジニアリング部門。 そこでの審査員は、バイオプラスチックフィルムを作成する際に水の使用量を削減する方法について彼女が話すのを手助けし、彼女の仕事を説明する方法について指導しました。

アンナ・アームストロングのバイオプラスチックは今年、ジョージア州アトランタで開催された国際科学技術フェアで、環境工学部門で世界第４位となった。 (ポール・コンラッド/InvestigateWest)

この秋、彼女は西ワシントン大学に入学し、環境科学を専攻し、環境正義を副専攻する予定です。 最終的には、製品の開発を続けながら、菌学 (キノコなどの菌類の研究) で博士号を取得したいと考えており、いつか店頭に並べたいと考えています。

「実際に機能し、環境に優しいプラスチックを作ることが不可能ではないことを証明したいのです」とアームストロング氏は言う。 「私が17歳でそれができるなら、環境工学の分野でずっと研究してきた科学者なら長年の経験を積んでそれを達成できるはずです。」

彼女の情熱の一部は、彼女が生きている間に気候変動が地球にどのような影響を与えるかという不安を抱えて育ったことにも由来しています。 科学者たちは世界に警告に耳を傾けてもらうために全力を尽くしているが、誰も行動を起こしていないようだ、と彼女は言う。

「私は本当に、将来の世代がどうなるか、そして将来の世代の人間がどうなるかを心配する必要のない世界に住みたいと思っています。私が話しているのは、地球に生息するすべての動植物についてです。世界と私たちの周りの環境に依存します」とアームストロング氏は言います。 「恐怖は自己満足の言い訳にはなりません。他の人がやっていないからといって、自分にもできないというわけではありません。」

注目の画像: シアトルのジョセフ・ロペスと他のボランティアはシアトルのゴールデン・ガーデンズ・パークで海洋ゴミを収集した。 (ダン・デロング/InvestigateWest)

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