プラスチック製品に囲まれた現代生活で、環境への影響が深刻な問題となっています。海に漂うプラスチックごみや、分解されずに残り続ける廃棄物の問題を解決する新しい素材として、生分解性プラスチックが注目を集めています。
従来のプラスチックが数百年かけても分解されないのに対し、生分解性プラスチックは自然環境で比較的短期間で水と二酸化炭素に分解される画期的な素材です。しかし、その仕組みや活用方法、課題については正しく理解されていないことも多いのが現状です。
生分解性プラスチックとは何か
生分解性プラスチックは、通常のプラスチックと同様の機能を持ちながら、使用後に自然界の微生物によって最終的に水と二酸化炭素まで完全に分解される特殊なプラスチック素材です。この素材の最大の特徴は、廃棄後に自然環境に流出した場合でも、長期間残り続けることなく自然に還る点にあります。
日本バイオプラスチック協会では、有害重金属類を含まず、生分解性と安全性が一定基準以上であることが確認された製品に「グリーンプラ識別表示制度」を設け、シンボルマークによる認証を行っています。
基本的な仕組みと分解の流れ
生分解性プラスチックの分解は、土壌や水中に存在するバクテリアや菌類などの微生物が重要な役割を果たします。これらの微生物が生成する酵素の働きによって、プラスチックの分子構造が段階的に分解されていきます。
分解の過程では、まず微生物がプラスチックの表面に付着し、酵素を分泌してプラスチックを小さな分子に分解します。その後、これらの小さな分子は微生物によってさらに分解され、最終的には完全に無害な水と二酸化炭素になります。この一連の過程により、環境中に有害物質が蓄積されることはありません。
分解にかかる期間は環境条件によって異なりますが、適切な条件下では一般的なごみ袋で約90日、ペットボトルで約40日程度で粉々になるとされています。
一般的なプラスチックとの違い
従来の石油由来プラスチックは、化学的に非常に安定した構造を持っているため、自然環境では数百年から千年以上も分解されずに残り続けます。これに対し、生分解性プラスチックは意図的に分解されやすい分子構造に設計されています。
使用中の機能面では、生分解性プラスチックも通常のプラスチックと同様に、必要な強度や柔軟性、透明性などの特性を備えています。ただし、分解されやすい性質があるため、製品としての耐久性は一般的なプラスチックより劣る場合があります。
また、生分解性プラスチックは基本的に使い捨て前提の製品であり、リサイクルによる再利用には適さないという特徴もあります。
生分解性プラスチックの種類と原料
生分解性プラスチックは、原料や製造方法によって大きく3つのカテゴリーに分類されます。それぞれ異なる特性を持ち、用途に応じて使い分けられています。
現在実用化されている生分解性プラスチックは多岐にわたり、それぞれが異なる分解特性や物理的性質を持っています。これらの多様性により、様々な用途への応用が可能になっています。
微生物産生系・天然物系・化学合成系の3つの分類
微生物産生系は、微生物の発酵によって直接生産される生分解性プラスチックです。代表例としてPHA（ポリヒドロキシアルカノエート）があり、微生物が栄養源を蓄える際に体内で作り出す天然のポリマーです。この系統は生産過程から環境に優しく、海洋でも分解される特性を持ちます。
天然物系は、植物由来の原料から作られる生分解性プラスチックです。トウモロコシやジャガイモなどのデンプン、セルロースなどの天然高分子を原料とします。植物が成長過程で二酸化炭素を吸収するため、カーボンニュートラルな特性も持っています。
化学合成系は、石油系原料を化学反応によって合成して作られる生分解性プラスチックです。PBS（ポリブチレンサクシネート）などがこれに該当し、従来のプラスチック製造技術を活用できる利点があります。
代表的な素材（PLA・PHAなど）の特徴
PLA（ポリ乳酸）は、現在最も普及している生分解性プラスチックの一つです。トウモロコシやサトウキビなどの植物由来の糖から作られ、透明性に優れ、食品容器や包装材に広く使用されています。ただし、高温多湿なコンポスト環境では分解されますが、通常の土壌や海洋環境では分解が困難という制約があります。
PHA系プラスチックは、微生物が作り出す天然のポリマーで、特にPHBH（ポリヒドロキシブチレート/ヒドロキシヘキサノエート）は海洋でも分解される貴重な特性を持ちます。日本では株式会社カネカが「Green Planet」として国内製造を行っており、海洋プラスチック問題の解決策として期待されています。
PBS（ポリブチレンサクシネート）は、土壌環境とコンポストでは分解されますが、水環境では分解されにくい特性があります。農業用フィルムなどの土壌で使用される用途に適しています。
生分解性プラスチックが注目される背景
現在、世界的にプラスチック問題が深刻化しており、環境への負荷軽減が急務となっています。特に海洋プラスチック汚染や気候変動問題への対応として、従来の石油由来プラスチックに代わる持続可能な素材への転換が求められています。
この状況を受けて、日本政府も積極的な取り組みを開始し、法的枠組みの整備や技術開発支援を通じて生分解性プラスチックの普及を推進しています。環境問題の解決と経済成長の両立を目指す政策の一環として、生分解性プラスチックは重要な位置づけにあります。
深刻化するプラスチック問題
海洋プラスチック汚染は地球規模の環境問題となっています。毎年約800万トンのプラスチックごみが海洋に流出し、海洋生物への悪影響や食物連鎖への影響が懸念されています。従来のプラスチックは海中でも分解されず、マイクロプラスチックとして長期間残存し続けるため、根本的な解決策が必要です。
また、プラスチックの製造過程では大量の化石燃料が消費され、二酸化炭素の排出による気候変動への影響も無視できません。世界のプラスチック需要は増加し続けており、2050年までには現在の約4倍に達すると予測されています。
さらに、諸外国では廃棄物の輸入規制が強化されており、日本国内でのプラスチック資源循環システムの構築が重要課題となっています。これらの複合的な問題に対応するため、生分解性プラスチックへの期待が高まっています。
プラスチック資源循環促進法と政府の取り組み
2022年4月に施行された「プラスチックに係る資源循環の促進等に関する法律」（プラスチック資源循環促進法）では、生分解性プラスチックの活用が重要な柱の一つとして位置づけられています。この法律は、プラスチック製品の設計から廃棄まで、ライフサイクル全体での資源循環を促進することを目的としています。
政府は2019年に「プラスチック資源循環戦略」を策定し、3R（リデュース・リユース・リサイクル）にRenewable（再生可能資源への代替）を加えた基本原則を掲げました。2050年までにバイオマスプラスチックを約200万トン導入する目標を設定し、生分解性プラスチックの普及を強力に推進しています。
環境省では実証事業や補助金制度を通じて、生分解性プラスチックの技術開発と社会実装を支援しています。特に海洋や土壌環境に流出するリスクが高い用途での生分解性プラスチック導入を重点的に促進しています。
生分解性プラスチックの活用分野とメリット
生分解性プラスチックは、その特性を活かして様々な分野で実用化が進んでいます。特に従来のプラスチックでは回収が困難な用途や、環境中に流出するリスクが高い用途での活用が期待されています。
これらの活用により、廃棄物の削減、処理コストの軽減、環境負荷の低減など、多面的なメリットを得ることができます。社会全体の持続可能性向上に貢献する重要な技術として位置づけられています。
農業・食品・容器包装での実用例
農業分野では、マルチフィルム（作物を覆うビニールシート）での活用が進んでいます。従来のプラスチック製マルチフィルムは収穫後に回収・処理する必要がありましたが、生分解性プラスチック製であれば土壌に鋤き込むだけで自然分解されるため、農業者の労力とコストを大幅に削減できます。
食品・容器包装分野では、生ごみ回収用の袋や使い捨て食器での利用が広がっています。生分解性プラスチック製の生ごみ袋を使用することで、袋ごと堆肥化やバイオガス化処理が可能になり、従来必要だった破袋・除去工程を省略できます。これにより処理効率が向上し、コスト削減につながります。
その他にも、釣り糸や漁網など海洋環境に流出しやすい製品、ストローやカトラリーなどの使い捨て製品での活用が進んでいます。これらの用途では、万が一環境中に流出した場合でも長期間残存しないというメリットを活かすことができます。
環境負荷軽減の具体的効果
生分解性プラスチックの導入により、複数の環境負荷軽減効果が期待できます。まず、廃棄物の削減効果があります。分解される特性により、最終的に水と二酸化炭素になるため、埋立地への負荷を軽減し、廃棄物処理に関わる環境負荷を削減できます。
バイオマス原料を使用した生分解性プラスチックでは、カーボンニュートラル効果も得られます。植物が成長過程で大気中の二酸化炭素を吸収するため、焼却処理時に二酸化炭素が発生しても実質的な増加は生じません。これにより、気候変動対策にも貢献できます。
また、海洋プラスチック汚染の防止効果も重要です。海洋生分解性を持つ素材を使用することで、万が一海洋に流出した場合でも分解され、マイクロプラスチック化を防ぐことができます。海洋生態系への悪影響を軽減し、持続可能な海洋環境の保全に貢献します。
普及における課題と問題点
生分解性プラスチックには多くのメリットがある一方で、広く普及するためには解決すべき課題も数多く存在します。現在の市場シェアは全プラスチックの約0.04％に留まっており、本格的な普及には技術的・経済的な課題の克服が必要です。
これらの課題を理解することで、生分解性プラスチックの適切な活用方法や今後の発展方向性を把握することができます。課題の解決に向けた取り組みも活発に行われており、段階的な改善が期待されています。
コスト面での課題
生分解性プラスチックの最大の課題は製造コストの高さです。現在、一般的な汎用プラスチックと比較して2～5倍のコストがかかるとされています。例えば、ポリプロピレン（PP）が約300円/kgであるのに対し、ポリ乳酸（PLA）は約1000円/kgと大幅な価格差があります。
この高コストの要因として、生産規模の小ささと原料調達コストの高さが挙げられます。植物由来原料を使用する場合、栽培から採取までの時間とコストが化石資源由来原料より高くなる傾向があります。また、製造工程が複雑で、大量生産による規模の経済効果を十分に活用できていない現状もあります。
さらに、生分解性プラスチックは基本的に使い捨て前提の製品となるため、リサイクルによるコスト回収ができません。この特性により、長期的な経済性の確保が困難な場合があります。
分解条件の制約と技術的課題
生分解性プラスチックの分解性能は、環境条件に大きく依存するという制約があります。同じ素材でも、コンポスト（高温多湿）、土壌環境、水環境では分解速度が大きく異なります。例えば、PLAはコンポストでは分解されますが、通常の土壌や海洋では分解が困難です。
また、物性の安定性と生分解性はトレードオフの関係にあります。分解されやすい構造にするほど、使用中の耐久性や強度が低下する傾向があります。この課題を解決するには、使用環境では安定で、廃棄環境では分解が促進されるような、時間軸を考慮した材料設計が必要です。
品質保証の面でも課題があります。一定条件下で分解しやすい構造であるため、製品としての品質を長期間保証することが困難です。これにより、企業が生分解性プラスチック製品の採用に慎重になる場合があります。
生分解性プラスチックの将来展望
生分解性プラスチックの技術開発は急速に進歩しており、課題の解決に向けた取り組みが活発化しています。世界的な環境意識の高まりと政策支援により、今後の普及拡大が期待されています。
持続可能な社会の実現に向けて、生分解性プラスチックは重要な技術として位置づけられており、産官学連携による研究開発と社会実装が加速しています。
技術開発の方向性
分解制御技術の開発が重要な研究テーマとなっています。使用時は安定で、特定の環境条件で分解が開始される「分解開始機能」を付与する技術開発が進められています。例えば、海洋に流出した際に分解が促進される仕組みや、紫外線や温度変化をトリガーとした分解制御技術などが研究されています。
新しい分解菌の発見と活用も注目分野です。農業環境技術研究所では、イネの葉の表面から常温でもポリ乳酸を分解できる強力な酵母菌を発見しており、分解促進技術の基礎として期待されています。
原料多様化の取り組みも進んでいます。食料と競合しない非食用バイオマスや廃棄物を原料とする技術開発により、持続可能性とコスト低減の両立を目指しています。
社会実装に向けた取り組み
政府は2050年までのバイオプラスチック導入目標達成に向けて、段階的な普及戦略を策定しています。まず、海洋や土壌環境に流出するリスクが高い用途での優先的導入を進め、その後、段階的に適用範囲を拡大する方針です。
国際的な標準化の推進も重要な取り組みです。日本工業規格（JIS）や国際標準化機構（ISO）において、生分解性プラスチックの試験方法や品質基準の制定が進められており、製品の信頼性向上と国際市場での競争力強化を図っています。
堆肥化設備の拡充も社会実装の鍵となります。生分解性プラスチックの処理に適した堆肥化施設の整備により、適切な分解環境の提供と処理体制の確立を目指しています。
まとめ
生分解性プラスチックは、深刻化するプラスチック問題の解決策として大きな可能性を秘めた技術です。微生物の働きにより最終的に水と二酸化炭素に分解される特性を活かし、農業用フィルムや食品容器、海洋で使用される製品など、様々な分野での活用が進んでいます。
しかし、製造コストの高さや分解条件の制約、物性と分解性のトレードオフなど、普及に向けた課題も存在します。これらの課題解決に向けて、分解制御技術の開発や新しい分解菌の活用、原料多様化などの技術開発が活発に行われています。
政府の政策支援と産官学連携により、2050年に向けた段階的な普及が期待されています。環境問題の解決と持続可能な社会の実現に向けて、生分解性プラスチックは重要な役割を果たしていくでしょう。
参照元
・環境技術解説｜環境展望台：国立環境研究所 環境情報メディア
https://tenbou.nies.go.jp/science/description/detail.php?id=54
・一般社団法人日本バイオプラスチック協会
https://www.jbpaweb.net/gp/
・バイオプラスチックのメリット | プラスチックに係る資源循環の促進等に関する法律(プラ新法)の普及啓発ページ
https://plastic-circulation.env.go.jp/shien/bio/merit
・プラスチック資源循環法関連 | 環境再生・資源循環 | 環境省
https://www.env.go.jp/recycle/plastic/circulation.html
・生分解性プラスチックの課題と将来展望 | MRI 三菱総合研究所
https://www.mri.co.jp/knowledge/column/20190408.html
