研究者らは、改良された植物由来ポリマーが従来のプラスチックに代わる可能性のある代替品であり、埋め立て廃棄物ではなく作物肥料としてその寿命を終えるように設計されていると述べている。

 

 

マイクロプラスチックは環境にとって大きな脅威であり、農地の土壌に蓄積し、食料供給網に紛れ込み、収穫量の減少や人々の健康被害を引き起こしている。しかし、廃棄されたプラスチックを作物の収穫量を増やし、農業をより持続可能なものにするために活用できたらどうだろうか？

 

 

研究者たちはまさにそれを目指している。彼らは、使用済みとなったポリマーを埋立地に廃棄するのではなく、農業用肥料に変換できる新世代のポリマーの開発に取り組んでいる。

 

 

8月18日に科学誌「サイエンティフィック・リポーツ」に掲載された新しい研究論文は、この取り組みにおける重要な新たな一歩を明らかにしている。エンジニアたちは、買い物袋やフィジェットトイなど、さまざまな用途に合わせて硬さを調整できる植物由来ポリマーの製造方法を発見したのだ。これらの新しいプラスチック自体は生分解性ではないため、キッチンの引き出しでサンドイッチバッグが腐ってしまう心配はない。しかし、廃棄された後は化学的に肥料に変換することができる。

 

 

人々は長年、植物由来のグルコースから作られる化学的な構成要素であるイソソルビドを用いて、このような機能を持つ実験的なプラスチックを開発してきた。同じ研究チームが2021年に発表した研究では、肥料にリサイクル可能なイソソルビドベースのポリマーが開発された。しかし、これらのプラスチックは硬すぎて脆く、ほとんどの用途には適さなかった。

 

 

従来のプラスチックを開発した化学者たちも同様の問題に直面した。そこで彼らは、ポリマーに他の薬剤を添加することで、その機械的特性を調整し、軟化させたり硬化させたりした。しかし、彼らが使用した化学物質は、しばしば人体に有害であることが判明した。例えば、現在悪名高いビスフェノールA（BPA）などが挙げられる。

 

 

今回の研究では、科学者たちは軟化剤として機能するイソソルビドの新規誘導体を開発し、より柔らかく伸縮性のあるイソソルビド系プラスチックの製造に成功した。さらに、これらのバイオプラスチックをアンモニアで処理することでリサイクルが可能となり、元のイソソルビドの構成要素と、工業用窒素肥料によく用いられる尿素が放出される。

 

 

これらのリサイクル混合物は、アブラナ科に属する植物であるシロイヌナズナと、アジアで食用として栽培されている日本のカラシナであるコマツの生育収量を、肥料を全く使用しない場合と比較して、それぞれ5倍と2.5倍向上させた。

 

 

シロイヌナズナを用いた実験では、尿素とイソソルビドのリサイクル混合物は、標準的な尿素肥料単独の場合と比較して、収量を約1.3倍向上させた。

 

 

同じ研究チームが2025年に発表した実験に基づくと、イソソルビドは窒素欠乏や塩ストレスに対する耐性を高めることで、尿素とは独立して植物の成長を促進するようだ。

 

 

これらのプラスチックの有用性を探るには、さらなる研究が必要となるだろう。例えば、本研究で製造されたプラスチックは、ビニール袋や透明な包装材への使用には適していると判断されたが、より高い強度を必要とする本棚や自転車部品などの用途には適さないとされた。著者らはまた、これらのプラスチックの「ライフサイクル分析」を実施し、総水使用量、エネルギー消費量、温室効果ガス排出量を定量化し、標準的なプラスチックや肥料と比較する必要があると指摘している。さらに、バイオプラスチック由来の肥料がマイクロプラスチック汚染を悪化させないことを示す必要もある。しかし、少なくともこれらの新しいプラスチックは、その問題を回避するように設計されている。