『次代を担う、エネルギー・資源』バイオプラスチックの可能性１～プラスチックとは？

2010-06-28

『次代を担う、エネルギー・資源』バイオプラスチックの可能性１～プラスチックとは？

　現代社会は石油が無尽蔵に利用できることを前提に成り立っています。石油は数十億年の長い時間をかけて植物が変化したものと言われています。数十億年前の太陽エネルギーを植物が地下深くに固定したものとも言えます。これを、今人類はあっという間に消費し尽そうとしています。
　石油は植物由来ではないという説もありますが、どちらにせよ現状では輸入に頼らざる得ません。今後世界情勢が不安定になっていく要素の多い中で、生存の根幹に係わる食料とエネルギーを海外に依存しなければならないのはリスクが大き過ぎます。（日本にとって絶対大丈夫な同盟国は今のところ存在しません）
　その上、地球の地下深くに眠るエネルギーを大気に放出していることへの違和感もあります。石油の場合、その多くが熱エネルギーとなって放出されていますが、外部から入力される太陽光エネルギー以外の物を大気に放散していることになります。CO2地球温暖化説は嘘っぱちですが、温暖化が進んでいるとしてもおかしくありません。
　よって、今後エネルギー源は、石化燃料以外の現在の太陽光エネルギーを出自とするバイオマス系や、放散熱量の少ないエネルギー利用を考えてゆく必要があります。これについては、当ブログの「藻から作る石油」や「トリウム原子力発電」や「マグネシウムエネルギー」などのシリーズで追求しています。
　そして、石油がもたらすものはエネルギーだけではありません。
全石油消費量の約20％は、蒸発温度の差からナフサに精製され、これがプラスチック類を作り出す原料になっています。
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画像はランチちゃんのプラニュースさんからお借りしました。私たちの身の回りはプラスチックだらけですね。
今後、石油消費量を抑える上で、エネルギーの脱石油と共にプラスチック類の生産をどうするか？を考える必要があります。
当ブログの『次代を担う、エネルギー・資源』状況編１２　～まとめ2/2：今後の可能性～でも次のように述べましたが，
＞例えば、　「藻のエネルギー」「木材のリグノフェノール」は、現在の石油製品に替わる燃料にするのに技術的にはそれほど難しいことではありません。
あとは、この生産を促進する開発に予算を投入すればいい。
　今回のシリーズは、そのプラスチックをバイオマスから作り出す可能性について調査します。
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👿 図は石油精製からプラスチック類原料製造の流れです。

図は　プラスチック射出威形　さんからお借りしました
○そもそもプラスチックとは？
　プラスチックの語源はラテン語、ギリシャ語の　plasticus　で、形を作ることが出来るの意。元は粘土のことです。
日本語では「合成樹脂」。樹脂は樹のヤニ、主に松ヤニのこと。
プラスチックの最大の特徴は「可塑性」。好きな形に作ることが出来ます。
　自由に形が作れて、これを固定できる。昔、そのような性質を持つものは粘土→陶器・磁器くらいしか在りませんでした。
プラスチックはいくらでも複雑な形状の部品を作り出すことが出来ます。工業製品を作り出す上で無くてはならない材料となっています。
　プラスチックの分子構造は、全てポリマー（高分子化合物）です。分子が数万～数十万集まって一つの分子になってます。「ポリ」と名の付くのは、高分子であることを表し、ほとんど、炭素、水素、酸素、窒素からなる単純な分子の繰り返しです。これが細長い鎖になって絡み合い、熱を加えると分子間がゆるみ柔らかくなり、冷やすと固まるというわけです。
○プラスチックは必要か？
　固形のいわゆるプラスチック以外に、化学繊維も、フィルムも、接着剤も、塗料もこの合成樹脂の一種です。
人間は、語源である粘土以外にも、木、竹、松ヤニ、漆、天然ゴムなどを材料に必要な物を作ってきました。
プラスチックで作られる多くものは、天然素材で作ることが出来ます。食器は陶磁器か木で、ザルは竹で、塗膜は漆で、と日用品の多くは天然素材で作れます。
　しかし、既に工業製品の多くはプラスチック無しにはあり得ません。エンジニアリングプラスチックとよばれる工業用プラスチック類があり、高強度、耐熱性、透明性などの髙性能特性を持った素材が任意の形状に出来るというのは、プラスチックでないと実現出来ないのです。だから、プラスチックを使わない世界というのはリアリティーが在りません。
○プラスチックは減らせるか？
　プラスチックの消費量推移を見ると次のようになります

図はプラスチック処理促進協会さんからお借りしました
見て解るように、バブル前の80年頃の水準に戻せば6割程度になります。
加えてエンジニアリングプラスチックや特殊用途のプラスチック類と日常品のプラスチック類の比率を見ると、

図は　こんにちはプラスチックさんからお借りしました
日用品で使われるのは１０％くらいでしょうか。
ここから、身の回りのものの脱プラスチックを計ればさらに半分くらいになるでしょう。天然素材を使うと言うことは、つまり、バイオマス素材をそのままで使うということです。
では、石化高性能プラスチックに変わる素材をバイオマスから作り出すことは出来ないのか？
石油の化学式を見れば、結局CHONの結合と繰り返しであり、植物もまたCHONの結合と繰り返しです。出来ないはずはないですが、生成にエネルギーがどれだけかかるのか？と、その原料はどこから生み出すのか？が問題になります。
次の回でバイオプラスチックとはどんなものかを見ていきます。
今回のシリーズの予定は，
２　バイオプラスチックとは
３　バイオプラスチックの種類
４　リグニンの活用・緑のループとは？
５　リグフェノールの実用化は進んでいるのか？
６　「バイオマス循環サイクル」社会への転換
７　実現のための政策ロードマップ
です。ご期待下さい。