プラスチック新時代に向け世界が激動。いま注目されるプラスチックの可能性とは？

現代社会では、世界中のほとんどの人が「プラスチック」製品に囲まれた生活をしています。
歯ブラシといった身近なものから、現場作業員の作業服や作業用ヘルメット（産業用保護帽）にいたるまで、いまやプラスチックは日常生活や仕事の場面になくてはならない材質・素材といえます。

しかし近年、世界でプラスチック削減の動きが加速していることはご存じの通りです。日本においては2018年10月、環境省（中央環境審議会の小委員会）が「プラスチック資源循環戦略案」を策定。このプロジェクトは、2030年までに25％のワンウェイ（使い捨て）プラスチック製品の削減や、（後述する）再生利用可能なバイオマスプラスチックの導入を200万tにすることなどを目標に掲げています。
そして、この目標を達成すべく、重要戦略としてさまざまな取り組みが打ち出されており、最近ニュースでも話題となった、2020年以降のスーパーやコンビニなど小売店い対する「レジ袋有料化」の義務づけもそのひとつです。

こうした社会情勢から「プラスチック = 悪」という印象が定着しつつありますが、決してプラスチックは「悪」ではなく、昨今ではこれまでの問題点を踏まえ、日常で不可欠なプラスチックをどのように処理し、どのような性質に進化させていくかに焦点が置かれ、新たな世界でプラスチックの開発に向けた研究・開発が進められています。

今回は意外と知られていない、「プラスチックのこれまでの歩み」と「プラスチックに秘められた可能性」にまつわる“あれこれ”をご紹介しましょう。

古くから人々に活用されてきた“樹脂”とは？

「プラスチック」の語源はギリシャ語の動詞「 plastikos」にあり、「自由に成形できる」という意味を持っています。そこから「可塑性（かそせい）の」という意味の形容詞として使われ、プラスチックという名詞ができました。ここで言う「可塑性」とは、物質に物理的な力を加えて変形させ、その力が加わらなくなった後でも、その形が保持されることを指します。

そんなプラスチックの研究が息吹を上げたのは、およそ180年前のこと。ひとことにプラスチックといっても、長い歴史のなかで常に研究・開発され、変化と進化を遂げてきました。

まずは、このプラスチックのあゆみについてご紹介していきましょう。

プラスチックは「合成樹脂」とも呼ばれており、人工的に合成された樹脂という意味を持っています。
元来、樹脂とは樹木から分泌される樹液が固まった物質で、松ヤニや琥珀（こはく）、漆（うるし）などがその代表格。これらの樹脂は水に溶けにくく、揮発成分を失って固化した後に安定してその形状を保持する性質をもつため、古くから塗料や接着剤、装飾品などとして使われていました。
また、植物由来でなくとも、これによく似た性質の天然由来の物質も天然樹脂に含まれることがあり、その代表として「動物由来」のゼラチンや卵白、「鉱物由来」のタールなどが挙げられます。

これらのように、樹脂は下記のように分類されます。

●天然由来のものを「天然樹脂」

●主に石油を原料とし、化学反応によって人工的に合成されたものを「合成樹脂」

●天然由来の原料を人工的に化学処理してつくられたものを「半合成樹脂」

プラスチックは“象牙”をイメージして生まれた？

日本では、かの葛飾北斎が『富嶽三十六景』の制作にとりかかり、12年の歳月を経て完結に至った1833年の2年後にあたる1835年、遠く離れた異国の地・フランスで、化学者ヘンリ・ビクター・ルニョー（Henri Victor Regnault）が、塩化ビニルの入ったフラスコに日光が当たったとき、偶然、白い固体が壁面に出現したことを気づきます。これを機に「塩化ビニル」と「ポリ塩化ビニル粉末」が発見され、これが合成樹脂の始まりといわれています。

「塩化ビニル」と「ポリ塩化ビニル粉末」の発見から21年の年月を経た1656年、人類史上初めての人工的に合成されたプラスチック素材である「パークシン」が発明されます。これを発明したのは、英国の科学者アレクサンダー・パークス（Alexander Parkes） 。パークスは、その合成材料である硝酸セルロースと樟脳（しょうのう）の固溶体について特許を取得しますが、製造コストが見合わず生産化にはいたりませんでした。

時は流れて19世紀中頃の米国。ビリヤードが大流行していた当時の米国では、主に象牙製のボール使用していましたが、高価なうえに数に限りがある象牙では、ビリヤードボールの需要に追いつかなかったため、ビリヤードボールの製造会社は、象牙に代わる素材の発明に1万ドルの懸賞金をかけることにします。

この懸賞金目当てに、米国の印刷業者ジョン・ウェズリー・ハイアット（John Wesley Hyatt）は、新しい素材の研究に着手します。そして1869年、熱をかけると可塑性を示し、軽くて安価、さらには彩色可能な半合成樹脂「セルロイド」の発明に成功。翌年には特許を取得し、1872年には、彼の製造会社の商標としてセルロイド という名前が正式に登録されるに至ります。

ここから、美しい光沢と利便性のあるセルロイドは、一気に米国国内はもとより海外にも普及し、ビリヤードのボール以外にも、文房具や歯ブラシ、玩具やピアノの鍵盤など、さまざまな製品に活用されはじめます。
これに加えて、1889年には米国のEastman Kodak社が、セルロイド製の映画フィルムを開発し、1920年代、フランスのハイブランドデザイナーであるオーギュスト・ボナーズ（August Bonaz）や、ココ・シャネル（Coco Chanel）が、セルロイドをアクセサリーの原料に採り入れていきます。こうした新しい取り組みは当時の大きなトピックとして報じられました。

明治の時代に初めて日本に輸入されたセルロイド

日本では、1877（明治10）年にドイツから神戸にある外国人居留地22番のフランス商館に、赤色板状の一片のセルロイド生地見本が初めて輸入されたことが、セルロイド史の始まりされています。

国産においては1904（明治37）年、元海軍火薬技師であった田中敬信が、米国でセルロイドを製造する機械を購入して日本に戻り、東京小石川に小規模なセルロイド工場を設立。しかしこのとき、資本が不足していたことにより、工業化といえるまでには至りませんでした。そこで彼は財界の有力者たちに、この事業の将来性を説いて賛同援助を懇請します。

こうした地道な活動によって、政治家や財閥が関心を持ち、財閥三井家の出資により、1908年に本格的で大規模な米国式工場である「堺セルロイド（株）」が設立されることになります。ここから一気に日本での普及が加速し、「堺セルロイド」設立から約30年ほど経った1937年には、世界一の生産量（世界の40%）を誇るまでにセルロイド業界は発展したのです。

その一方、セルロイドは火薬の原料に使われるニトロセルロース（植物由来）が主成分であり、摩擦熱などによって発火しやすく、きわめて燃えやすいという欠点・特徴がありました。そのためセルロイド工場では、自己反応性による発火を原因とする火災がしばしば発生していました。

ちなみに、第二次世界大戦直後まで諸外国や日本で大量に生産されていたセルロイドですが、現在ではほとんど使用されておらず、特有の美しい光沢から、一部の人形、ギターピック、万年筆、眼鏡のフレームといった材料として使用されているのみです。

また、代用する材質がないといわれていた卓球ボールは、プラスチックの開発が進んだことにより、2014年から非セルロイドの材質で製造することがルールで義務づけられます。「国際卓球連盟（ITTF）」は、同年7月1日以降のITTF主催 硬式40ミリ球の大会について、非セルロイド製（プラスチック製）卓球ボールを使用して開催することを発表。

日本においては現在も、セルロイドの製造、貯蔵、取扱方法は厳しく法令に定められており、「消防法」の可燃性の規制対象物（第5類危険物）に指定されています。こうした点からも、扱いに慎重を期するものであることがわかります。

“完全に人工的”な合成樹脂の始まり

米国では、セルロイドの発火性を重く受けとめ、発火せず、従来より丈夫なプラスチックの研究がなされていましたが、1909 年にベルギー生まれの米国化学者レオ・ベー クランド（Leo Hendrik Baekeland）が、“完全に人工的”な合成樹脂「ベークライト」（フェノール樹脂）の発明に成功します。

このプラスチックは、石炭からとりだした炭化水素物質をベースとしており、「形成性に優れている」「硬くて丈夫」「熱や化学物質に強い」「燃えにくい」「電気絶縁性に優れる」という特性が大きな特徴とされました。つまり、セルロイドの「きわめて燃えやすい」の弱点を克服した、新たな素材に位置づけられたのです。

セルロイドの弱点克服のみならず、上記に挙げたさまざまな利点から、工業製品への実用範囲が広く、当時発明されたばかりのラジオや電気スタンドなどの電化製品をはじめ、レコードや軍事用の爆弾・潜水艦にいたる多用な製品に“完全に人工的”な合成樹脂「ベークライト」は汎用されていくことになります。

18世紀初頭の日本では、セルロイド生産に力が注がれていたので、「ベークライト」という名称に、年代を問わずあまり聞きなじみのない人が多いかもしれません。しかし米国では、プラスチックの歴史において「ベークライト」は、セルロイドに比肩するなじみ深い材質なので、これを発明したベークランドは、アメリカンドリームの代名詞と表現されることもあるほどです。その証に、米国では彼の一族にまつわるエピソードが映画化されているほどです（『美しすぎる母』・2008年）。

第二次世界大戦後からのプラスチックバブル

諸外国でのプラスチックの研究は目覚ましく、1926年に「ポリ塩化ビニル」の工業化がスタートしたのを皮切りに、1930年に「ポリスチレン」、1934年に「アクリル樹脂」、1938年には「ポリアミド」と、次々に工業化が進みます。
日本においては、それまで軍事用に使用されてきたそれらのプラスチックが、戦後まもなく日用製品に活用され始め、1950年代になると、石油化学の発達もあいまって、石油原料の樹脂であるポリエチレンを代表としたさまざまな樹脂が大量生産されるようになっていきます。

経済産業省の調べによれば、1950年に1万7000tだった生産量は、1960年には55万3000tに激増。
その10年後の1970年には、511万6000t、さらに現在までに最も生産量が多かった2007年は1465万tに上る量の樹脂が製造されるに至ります。しかし、その後においては環境問題やリーマンショックなどの影響もあり、推移に多少の減少は生じたものの、依然として高い生産量が保たれており、プラスチックが私たちの日常生活に必要不可欠であることがうかがえます。

自在に変容！日常を取り巻くプラスチックの特性

【熱可塑性プラスチック】

●加熱すると軟化し流動性を持つようになるが冷却すると再び固化する
●成形時間が短いため生産コストを抑えられる
● 熱を加えれば容易に形態を変えられるのでリサイクルに適している　

【熱硬化性プラスチック】

●成形前は流動性を持ち熱を加えると硬化するが、その後は冷却・加熱のどちらにおいても流動性を持たない
●機械的強度が高い（※機械的強度：変形・破壊に対する強度）
● 耐熱性が高い
● 耐薬品性に優れている

熱可塑性や熱硬化性のプラスチックが実際にどのような用途に活用されているのか、その一部をまとめたものが以下になります。

開発進む、バイオプラスチックの定義

ここまでご紹介した歴史を踏まえ、次は、すでに歩み始めている「未来に向けたプラスチック」をご紹介していきましょう。プラスチックごみの自然環境に対する問題点は、以下の大きな3つが顕在化しています。

①量がかさばり廃棄物処理の負担が大きい
②腐食しにくいため自然環境中にそのまま捨てられるといつまでも残ってしまう
③枯渇性資源である石油を原料にしている

こうした問題を受けて、その問題を打開すべく、1980年代から欧米を中心にさまざまなプラスチックの研究が進められてきました。日本でもその研究に注力しており、「生分解性プラスチック」や「バイオマスプラスチック」が注目を集めています。

このふたつは「バイオプラスチック」と総称され、それぞれの定義については、以下の通りになります。

【生分解性プラスチック】

解性プラスチックは、通常のプラスチック同様に使用でき、使用後は自然界に存在する微生物の働きで、分子レベルまで分解が可能です。最終的には水と二酸化炭素になり、自然界へと循環するプラスチックであるため、廃棄物の削減がのぞめます。 またその中でも、海洋中で生分解するプラスチックを「海洋生分解性プラスチック」といいます。

【バイオマスプラスチック】

でんぷんやセルロース（植物の細胞壁の主成分をなす多糖類の一種）などのバイオマス資源を原材料にしてつくられるプラスチック。主に原料とされているのは、それらの成分を多く含有する、サトウキビやトウモロコシです。植物を原料とするメリットは、枯渇性資源である石油の使用を減らすことがまずひとつ。ふたつ目は、CO2増加の抑制が挙げられます。そしてその理由は、「カーボンニュートラル（carbon neutral）」にあります。これは化学環境用語のひとつで、何かを生産するなどの一連の人為的活動を行った際に排出される二酸化炭素と、吸収される二酸化炭素が同じ量である……という概念になります。

その概念を簡単に説明すると、以下のような考え方になります。

── 原材料になる前の植物は、光合成によって大気中のCO2を吸収している。
よって、植物を原材料に生産されたプラスチックを焼却する際にCO2を排出しても、 その量をトータルすれば、大気中のCO2の濃度は変わらない ──

そして3つ目は、バイオプラスチックの多くは生分解性プラスチックとしての性質を持ち、微生物によって水と二酸化炭素に分解される循環性がある点です。

すでに現在、欧米を中心に日本でもこれらのプラスチックは製品化されています。それは、ゴミ袋や紙おむつなどの日用品から、カーペットや衣類などの繊維製品、さらには、パソコン部品や携帯電話の部品などの電子機器にいたるまで実に多種多彩です。環境省の調べによれば、バイオプラスチックの世界全体での生産量は、2016年は約420万tであり、2021年には約610万t に増加すると予測。既述のとおり、日本の2030年の導入目標は200万tであり、2013年時点で7万tの生産量となります。

あのコーヒーチェーン店が、プラスチック製ストロー全廃を宣言

諸外国では、「バイオプラスチックではないプラスチックの」廃止に向けた大きなムーブメントが起きています。
たとえば米国では、2018年7月にはワシントン州シアトル、翌年1月にはワシントンD.Cにおいて、飲食店や食料品店などでプラスチック製の使い捨てストローやフォーク、ナイフなどの提供を禁じる条例が施行されました。

また、シアトルを本拠地に世界規模で展開するコーヒーチェーン店・スターバックスは、世界に擁する2万5000店にのぼる店舗を視野に入れ、「2020年までに、世界で展開している全店舗でプラスチック製ストローの使用を廃止する」と宣言。

さらに、世界で3万5000店超もの店舗を展開するハンバーガーショップのマクドナルドも、「2025年までにプラスチック製ストローを全廃する」と発表。

この2大チェーン店がプラスチック製ストローを廃止するだけで、膨大な数のストローが使用されなくなることになります。同時に同企業では、廃止後の代用品としてバイオプラスチックを用いることになるだろう……と想定されており、それが実現すれば、加速度的に世界でのバイオプラスチック普及が進むと予想され、その動向に注目が集まっています。

また、日本でブームが続くタピオカのメッカ台湾では、政府が今年2月「2030年までにプラスチック製ストローを全廃する」という内容の規制案を発表。さらに7月からは、一部施設やファストフード店などで、使い捨てのプラスチック製ストローを店内での飲食時に提供することを禁止しました。これを機に、タピオカドリンクを提供する店舗を中心に、すでにバイオマスプラスチックを使用する店舗が登場しています。

世界のリサイクル革命なるか。廃プラスチックの道路

日本では、プラスチックのリサイクルは1970年代から行われており、現在ではプラスチックがリサイクルされていることを知らない人はほとんどいないでしょう。しかし、そのリサイクル方法が3つに分かれていることについてはどうでしょうか。ここでは、このリサイクルのゆくえについてご紹介していきましょう。

現在、世界で一般的に行われているリサイクルの方法は、大きく以下の3つに分類されます。

【マテリアルリサイクル】／廃プラスチックを粉砕し、そのまま材料として再利用する方法。ペットボトルや作業着などの衣類、コンテナ、土木建築資材など、幅広く再生されています。

【ケミカルリサイクル】／廃プラスチックをそのままではなく、化学反応により組成変換し、化学原料に再生する方法。油化・ガス化・コークス炉化学燃料化されます。

【サーマルリサイクル】／廃プラスチックを焼却する際に生じるガスや熱、炭化物をエネルギーとして回収したり、固形燃料にする方法。廃棄物発電やセメント工場の燃料などに再生されます。

現在、「マテリアルリサイクル」のひとつが世界の関心を集めています。これは、廃プラスチックを道路舗装材に活用するリサイクルのこと。このインフラ整備に廃プラスチックを利用しようとする取り組みは、欧米を中心に注力されており、近年では、アフリカやアジアの国々でも着手され始めました。

世界各国で進むプラスチックの進化

【オランダ】
2015年にオランダの建設会社KWS社が発案し、2016年にはプラスチックパイプメーカーWavin社と石油会社Total社が加わり、3社共同で廃プラスチックをブロック型に加工・組み立てることで、道路にする技術を開発。

同社によれば、従来のアスファルトと比較して3倍の耐久性があり、ブロックを組み立てる要領で建設できるため、建設期間は4分の1であるとしています。
さらには、気温への耐性はマイナス40度から80度と広く、道路の中は空洞になっており、電気ケーブルや水道管を通したり、雨水の逃げ道にもできるため、たびたび洪水に悩まされてきたオランダには、うってつけの機能といえるでしょう。
この「Plastic Road（プラスチックロード）」は、2018年9月にオランダ東部の都市であるズヴォレで自転車専用道路として試験的に建設され、同年11月には同国北東部に位置するヒートホルーンにも建設。今後は、駐車場や歩道など活用の場も広げ、本格的に導入していく方針です。

【ガーナ】
ガーナでも、首都アクラに本拠地を置く、産業加工会社NELPLASTが、廃プラスチックを使った道路舗装ブロック、および建材の生産を開始。ガーナ政府は同社をサポートし、今後、導入地域を拡大をしていく方針を表明しています。

【アジア諸外国】
この他にも、2017年以降、米国ミシガン州に本社を置く、総合化学品メーカーDow Chemical社が主体となり、インドやインドネシア、ベトナム、タイ王国で廃プラスチックを再利用した道路の建設に着手しています。同社によれば、これまでに携わったプロジェクトによって、22万ポンド（約100t）の廃プラスチックが道路に生まれ変わったとしています。※1ポンド＝約453.6g

これまでも、そしてこれからも可能性をを秘めたプラスチック

現在はコスト面もあり、試験的に導入されていることが否めないバイオプラスチックや廃プラスチックの道路ですが、急速に技術開発が進むなか、従来に比べてコスト面も大幅に下げることが可能になってきており、今後は世界中で続々と導入されていく見通しです。

歴史の中で生まれ変わり、呼称は「プラスチック」ながらも、似て非なるものであるその数々。
そして、いつの時代も激動し続けてきたプラスチックの世界は、今また新しい時代に突入しているといえるでしょう。さらに昨今では、環境問題改善だけでなく、新たな素材の台頭によって多彩な企業にもチャンスの裾野が広がり、その進化・活用範囲にますます期待が高まっています。

── 1967年の名画『卒業』のワンシーンに「これからはプラスチックだ」という有名なセリフがあります。これは主人公ベンに、親しい紳士が助言した言葉です。

さまざまなとらえ方をされている同セリフですが、ベンに助言した紳士の言葉の通り、200年弱の歴史の中で常にプラスチックは大きな可能性を秘めており、時代を象徴するマテリアルの代名詞だったことは間違いないでしょう。そして、これまでも、これからも、プラスチックが新たなる可能性を持ち続けていくことに変わりはないようです。

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