ポリ乳酸とは・・

ポリ乳酸(ポリにゅうさん)
乳酸がエステル結合により重合し、長く繋がった高分子のことです。
分類はポリエステル類。
近年、農産物由来の持続可能な素材として注目を集めています。

プラスチック合成法

合成法にはラクチドを経由する方法と、直接重合による方法が知られています。

ラクチド法
乳酸を加熱脱水重合すると低分子量のポリ乳酸が得られますが、これは分子が短すぎるためプラスチックとしては役に立ちません。
このオリゴマーをさらに減圧下加熱分解することにより、ラクチドが得られます。
ラクチドは金属塩の触媒存在下で容易に重合し、ポリ乳酸を与えます。

触媒に毒性の低いオクタン酸スズがよく用いられています。
アルミニウムやランタノイドのイソプロポキシド、亜鉛の塩なども重合活性があります。

直接重合
ジフェニルエーテルなどの溶媒中で乳酸を減圧下加熱し、水を取り除きながら重合させることによって、直接ポリ乳酸が得られます。
溶融法などによる合成法も研究されています。

カーボンニュートラル

ポリ乳酸の生分解性が環境に良いという論拠は下現在下火になっていますが、その代わりに脚光を集めているのがカーボンニュートラルという特性です。

ポリ乳酸自身は植物を起源とする素材から合成できるバイオプラスチックの一つです。
ブドウ糖(グルコース)・砂糖(スクロース)などに乳酸菌を作用させると、その発酵作用により乳酸が容易に得られます。

原料となる糖類はジャガイモやトウモロコシなどから得られるデンプンにアミラーゼなどの酵素を作用させたり、サトウキビなどから抽出することにより大量に得られます。

ポリ乳酸は最終的に微生物によって二酸化炭素へ分解され、大気中に放出されます。
また植物は大気中の二酸化炭素を吸収してデンプンを合成しているため、総量として地球温暖化の原因とされる二酸化炭素の量を増やすことがありません。
こうした性質は「カーボンニュートラルである」といわれ、現在注目を集めている。

ただしポリ乳酸の合成の際にもある程度のエネルギーを必要とし、石油など化石燃料を必要とする。このためポリ乳酸を真の意味でカーボンニュートラルと呼んでよいかは若干の議論がある。

ポリ乳酸の性質

生分解性
環境中の水分によりポリ乳酸は加水分解を受け低分子化され、微生物などにより最終的には二酸化炭素と水にまで分解されます。

こうした性質を持つ「生分解性プラスチック」の中でも、ポリ乳酸は最も研究・実用化が進んでいる高分子といえます。

土中や水中では数年は安定していますが、堆肥中では約1週間程度で分解されまする。

マルチシートやハウス用のフィルムとして農業用に使用されたり、ホビーのジャンルでは屋外用のBB弾(通称バイオ弾)等、かなり実用化され、繊維製品、光ディスク、包装用フィルム、レジ袋などにも応用研究・試験が進んでいます。

ただし、ポリ乳酸が通常の環境で直ちに生分解を始めるわけではなく、微生物が豊富な堆肥の環境でなければ、一般の合成樹脂と同様にほぼ安定し続けます。
利用実績としては、家電の外装の素材(ラジオ・携帯電話)があります。

徐々にポリ乳酸の製品は増えつつありますが、廃棄するときは(堆肥の中に入れて生分解させる)等ポリ乳酸の特性を生かした処理がされている例はほとんどありません。
まだ一般の合成樹脂と同じに焼却処理されています。

「生分解性」自体が、製品への環境配慮の付与になっているかいい難い状況です。

ポリ乳酸の種類

乳酸は1つの不斉炭素を持ち、L体とD体の2種が存在します。

L体のみの重合はポリ-L-乳酸、D体のみの重合はポリ-D-乳酸と呼ばれます。

L体とD体は立体配置により、互いに逆回りのらせん構造をとることも知られています。

PLLAとPDLAを混合したものは、そのらせん構造がうまく噛み合って耐熱性の高い樹脂となりますが、これはステレオコンプレックス型ポリ乳酸と呼びます。

分子鎖の中にD・L両方の乳酸が混在するものも知られていて、ランダムな重合体はポリ-DL-乳酸と呼ばれますが、結晶性が低く実用的ではありません。

交互にD体とL体がつながったものやブロック重合したものなども人工的に合成され、研究が進められています。

植物プラスチック(ポリ乳酸)

今さまざまな製品に植物プラスチックが導入されています。

それは「ポリ乳酸」と呼ばれています。


ポリ乳酸の特徴

・トウモロコシなどの穀物のデンプンを発酵させてつくる高分子。

・強度は従来のプラスチックなみにあり、堆肥に混ぜて微生物の力で分解することができる。

・原料が光合成により作られた植物なので、燃やしても大気中に二酸化炭素が増えない。

・透明性にも優れ様々な商用梱包材に、また人体内で溶けるということで骨の結合材など多種にわたっての利用が考えられる。

・環境にやさしいという面ではたいへん優れたプラスチックといえる。
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