生分解性プラスチック(PLA) とは？|押出成形の藤井製作所！！

生分解性プラスチック(PLA)とは？種類・特性・成形方法・製品例や用途を解説！

プラスチックの生産量と使用量は世界的に増加の一途をたどっています。2020年の世界プラスチック生産量は3億6700万トンでしたが、2040年にはその生産量が倍増すると予想されています。同時に膨大な量にのぼる廃棄プラスチックをどう処理するかも重要な課題です。

そのような状況の中、生分解性プラスチックは廃棄プラスチック問題の解決や脱炭素社会の実現に役立つ樹脂素材として注目されています。今回は生分解性プラスチックの基本情報、種類や特性をわかりやすく解説し、成形方法や用途、注目されている理由、生分解性プラスチックの現状の課題と今後について解説します。

生分解性プラスチック(PLA)とは

生分解性プラスチックは、バイオマスプラスチックと合わせて「バイオプラスチック」とも呼ばれます。バイオマスプラスチックは製造原料の種類で規定されるのに対し、生分解性プラスチックは使用後の機能性に着目したプラスチックです。

生分解性プラスチックを簡単に説明すると？

生分解性プラスチックとは、微生物によって最終的には水と二酸化炭素に分解されるプラスチックのことです。

生分解性と安全性が一定基準以上にあることを「日本バイオプラスチック協会（JBPA）」に認定された製品には「生分解性プラマーク」を付けることができます。国際基準化機構（ISO）から各種の生分解性測定方法が発行され、それぞれに対応したJIS規格も定められています。生分解性プラスチックを使用すれば、廃棄物の削減や再資源化が容易です。

生分解性プラスチックの種類

生分解性プラスチックの種類は「微生物産生系」「化学合成系」「天然物系」の3つです。2種類以上をブレンドした複合プラスチックもあります。

・微生物産生系
バイオポリエステル（PHB/Vなど）、バクテリアセルロース、微生物多糖（プルラン、カードランなど）

・化学合成系
脂肪族ポリエステル（ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、ポリグリコール酸、ポリ乳酸など）、ポリビニルアルコール、ポリアミノ酸類（PMLGなど）、ポリウレタン、ナイロンオリゴマー

・天然物系
キトサン、セルロース、澱粉

生分解性プラスチック(PLA)の特性

生分解性プラスチックは、通常のプラスチックと比較してどのような特性があるのでしょうか。ここでは、生分解性プラスチックの素材特性について説明します。

再生可能資源由来のものがある

生分解性プラスチックは、繰り返し収穫可能なトウモロコシやイモなどのデンプンから合成されるものもあります。採掘可能年数がある石油を原料とする従来のプラスチックに比べて、持続可能な社会に適した素材だといえます。

強度や耐熱性に優れた素材も開発されている

生分解性プラスチックの強度や耐熱性は、日用品の素材として使用する範囲なら十分です。一方で、軸受などの構造部材へ適用できる強度や耐熱性を持つ高強度生分解性プラスチックの開発も進んでいます。生分解性プラスチックと強化繊維との複合材における研究では、さらなる高強度化や高機能化も期待できるとされています。

完全に自然に還すことが可能なため環境負荷が少ない

使用後の生分解性プラスチックは、土中や水中の自然界に存在する微生物の働きで水と二酸化炭素へと完全に分解されます。分解によって発生する二酸化炭素と水は植物の生育に使われて自然に還ります。焼却処理をした場合も発熱量が小さく、ダイオキシン等の有害物質もほとんど発生しないため、従来のプラスチックより環境負荷が少ない素材です。

生分解性プラスチック(PLA)の成形

生分解性プラスチックは熱可塑性樹脂であるため、溶解させることで成形が可能です。主に押出成形や射出成形で生分解性プラスチックの加工をおこないます。

押出成形

押出成形は加熱して溶かした樹脂を型の中から押し出し、空気や水で冷却して固化させる成形方法です。金型（ダイス）の押し出し口の形状により、丸型や角型といった成形品を連続して加工できます。生分解性プラスチックの押出成形では、押出機先端の金型手前側でガスが発生して背圧が増大し、混練が不十分になって詰まってしまうことに注意が必要です。

射出成形

射出成形は樹脂を熱で溶かし、金型の中に流し込んで成形します。注射器で注入する様子に似ていることが射出成形の名前の由来です。ポリ乳酸（PLA）は射出成形だと成形サイクルが長くなったり、外力が加わらず結晶化が起こりにくいため耐熱性が低くなったりするといった問題点もあります。

生分解性プラスチック(PLA)が使用されている製品例や用途

日本バイオプラスチック協会では、生分解性プラスチック製品を用途別に分類しています。ここでは、その分類を元にして「回収・再利用がしにくい用途やコンポスト化が可能な用途」「屋外や特定環境での用途」「特殊な機能性を生かした用途」に分けて紹介します。

回収・再利用がしにくい用途やコンポスト化が可能な用途

・食品包装用フィルム／食品容器／食器類
ラップフィルム、生鮮食品のトレー、インスタント食品容器、ファストフードの容器、弁当箱、ボトル、ナイフ、フォーク、コップ、皿など。

・繊維製品／衛生用品
ジャンパー、タオル、紙オムツ、生理用品など。

・事務用品／文具／日用品
窓付き封筒、クリアファイル、ペンケース、シャープペンシルの芯ケース、定規、ヒゲ剃り、歯ブラシ、クッション、結束バンド、ひも、ゴミ袋、水切り袋、レジ袋、ショッピングバッグ、緩衝材など。

屋外や特定環境での用途

・農林水産業用資材
マルチフィルム、防虫シート、防草シート、育苗ポット、人工藻、ペグ、釣り糸、漁網など。

・土木・建設資材
断熱材、山間・海中等の回収困難な土木工事の型枠、土留め、保水シート、土のう袋、ドレーン材、パイル、巾材、植生ネットなど。

・野外レジャー製品
ゴルフティー、釣道具、マリンスポーツ用品、登山等のディスポーザブル製品など。

特殊な機能性を生かした用途

・徐放性（薬物等を徐々に放出する性質）
医薬品の徐放性製剤、農薬、肥料などの被覆材など。

・保水性・吸水性
砂漠・荒地といった乾燥地域における植林用素材など。

・生体内分解吸収性
手術用縫合糸、骨折固定材、医療用フィルム、医療用不織布など。

・低酸素透過性や非吸着性
食品用包装フィルム、飲料用パックの内部コーティングなど。

・低融点
包装、製本、製紙の際に用いる接着剤など。

生分解性プラスチックが注目されている理由とは？

近年、「海洋ごみ」が世界的な問題となっています。そのほとんどがプラスチックごみです。プラスチックごみは直径100μmから1μmほどの「マイクロプラスチック」になり、生態系に悪影響を与えるといわれています。

マイクロプラスチックは海水中の発がん性物質である「ポリ塩化ビフェニル」や、神経毒性を持つ「有機リン化合物」を吸着します。これらの化学物質を高濃度で吸着したマイクロプラスチックが食物連鎖の過程でさらに濃縮されていくのです。結果として、私たちの健康にもリスクが生じます。

生分解性プラスチックは微生物の働きで低分子化合物に分解されます。コンポストや土中に埋めることでプラスチックごみの処理が可能で、やがては水と二酸化炭素に戻って自然に還る素材です。もし回収・処理ができないことがあっても、生分解性プラスチックは陸上で分解されやすく、河川や風雨で海へ流出してマイクロプラスチック化する可能性が大きく下がります。

また、世界的に見ればプラスチックごみのリサイクル率は不十分で、特に途上国では多くが焼却処分されています。プラスチックの生産量は年々増加しており、焼却による二酸化炭素の排出量をどう抑えるかも国際的な課題です。脱炭素社会を目指す上では、植物由来の生分解性プラスチックに移行して石油資源の使用を減らすのは有効な方法といえるでしょう。

生分解性プラスチックの利用が広がれば「生態系に与える悪影響の抑制」「脱炭素社会の進展」が期待されるため、さまざまな分野・業界で注目されているのです

生分解性プラスチックの現状の課題と今後

生分解性プラスチックは微生物の働きによって分解されるメカニズムを持つのが最大の特徴でありメリットですが、これは従来のプラスチックに比べて物性が安定しないというデメリットにもなりえます。屋外の使用で想定よりも早く分解が起こり、極端に耐久性が落ちてしまうのなら実用的ではありません。

さらに、まだ生分解性プラスチックのコストが高いのも現状の課題の1つです。例えば、汎用プラスチックである高密度ポリエチレン（HDPE）の輸入価格は1kgあたり約162円（2022年1～3月の財務省貿易統計）であるのに対して、同時期におけるポリ乳酸（PLA）の輸入価格は1kgあたり369円程度です。プラスチックの種類によって変わりますが、材料コストが2～3倍前後はかかってしまうと考えてよいでしょう。

生分解性プラスチックは種類や環境によって生分解性が異なります。ポリ乳酸はコンポストでなければ十分に分解されませんが、カネカ生分解性ポリマー（PHBH）は水環境でも分解します。用途や環境に合わせて適切な素材を使用することや廃棄時の分別をおこなうことが重要です。

プラスチックのリサイクルが進んでいる日本では、汎用プラスチックの大部分が短期間で生分解性プラスチックに置き換わる可能性は高くないかもしれません。しかし、長期的な視点でいえば、技術革新や国際ルール、各国の規制や政策によって徐々に普及していくことも予想されます。バイオプラスチック市場の2021～2027年におけるCAGR（年平均成長率）が11%以上になるという予測もあり、生分解性プラスチックが今後も注目される樹脂素材の1つであるのは間違いないでしょう。

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生分解性プラスチック(PLA)とは？

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