グリーン包装資材の開発と現状

グリーン包装資材の開発と現状 新世紀以来、我が国経済は急速な発展を続けてきましたが、経済発展の一方でいくつかの矛盾にも直面しています。一方で、前世紀における原子力技術、情報技術、バイオテクノロジー、高度な製造技術の進歩により、人類社会はかつてないほど強力な物質的富と精神文明を蓄積してきました。人々はより高い生活の質を追求し、より健康的な生活を送ることを望んでいます。より安全で長寿命。その一方で、人類は、資源不足、エネルギー枯渇、環境汚染、自然生態系の悪化（氷冠、草原、湿地、生物多様性の減少、砂漠化、酸性雨、砂嵐、赤湖、森林破壊）など、歴史上最も深刻な危機に直面しています。頻繁に起こる干ばつ、温室効果、エルニーニョ現象などの気候異常）、これらはすべて人類の生存を脅かしています。上記の矛盾に基づいて、持続可能な開発という概念がますます議題に上るようになっています。

持続可能な開発とは、将来世代のニーズを損なうことなく、現代人のニーズを満たすことができる開発を指します。言い換えれば、経済、社会、資源、環境保護の協調的な発展を指します。これらは、経済発展という目標を達成するだけでなく、人類が生存のために依存する大気、淡水、海洋、陸地を保護するためにも切り離せないシステムです。森林や環境などの天然資源は、将来の世代が持続的に発展し、平和で満足して暮らし、働くことを可能にします。世界的な持続可能な開発には、開発援助、きれいな水、グリーン貿易、エネルギー開発、環境保護の 5 つの主要なポイントが含まれます。持続可能な開発と環境保護は関連しているだけでなく、同じでもありません。環境保護は持続可能な開発の重要な側面です。本稿では、環境保護から始まり、持続可能な発展の観点から私たちにとって欠かすことのできないプラスチック包装資材の開発と現状についてお話したいと思います。私の国にプラスチックが参入してからわずか 20 年余りで、プラスチックの生産量は世界第 4 位になりました。プラスチック製品は分解が難しく、その「白色公害」による深刻な被害は社会や環境に計り知れない損失を与えています。毎年、プラスチックゴミを埋めるために大量の土地が浪費されています。これを管理しなければ、私たちの子や孫、そして私たちが住む地球に多大な被害をもたらし、世界の持続可能な発展に影響を与えることになります。

したがって、持続可能な開発のための新しい資源を探し、環境に優しいグリーンな包装材料を探索および研究することは、人類社会の持続可能な開発にとって重要なテーマとなっています。1980 年代半ばから現在まで、世界中の科学技術関係者がプラスチック包装材料のリサイクルから、非分解性プラスチック包装材料に代わる新素材の探索に至るまで、多くの研究活動を行ってきました。包装材料に使用されるプラスチックのさまざまな分解方法に応じて、現在、主に二重分解性プラスチック、ポリプロピレン、草繊維、紙製品、および完全生分解性包装材料の 5 つのカテゴリに分類されます。

1. 二重分解性プラスチック：プラスチックにデンプンを添加したものを生分解性プラスチック、光分解開始剤を添加したものを光分解性プラスチック、デンプンと光分解開始剤を同時に添加したものを二重分解性プラスチックと呼びます。二重分解性プラスチックは構成要素の状態を完全に分解することができないため、小さな破片または粉末に分解することしかできず、生態環境へのダメージをまったく弱めることはできず、それどころかさらに悪化します。光分解性プラスチックや二重分解性プラスチックに含まれる光増感剤にはさまざまな程度の毒性があり、発がん性のあるものもあります。ほとんどの光分解開始剤は、アントラセン、フェナントレン、フェナントレン、ベンゾフェノン、アルキルアミン、アントラキノンおよびそれらの誘導体で構成されています。これらの化合物はすべて有毒物質であり、長期間暴露するとがんを引き起こす可能性があります。これらの化合物は光の下でフリーラジカルを生成し、フリーラジカルは老化や病原性など人体に悪影響を及ぼすことは周知の事実であり、自然環境に多大な被害をもたらします。1995 年、米国 FDA (食品医薬品局の略) は、食品と接触する包装には光分解性プラスチックを使用できないと明確に規定しました。

2. ポリプロピレン: 当初の国家経済貿易委員会が「使い捨て発泡プラスチック食器の禁止」という第 6 号命令を出した後、ポリプロピレンは中国市場で徐々に形成されました。旧国家経済貿易委員会は「発泡プラスチック」を禁止し、「非発泡プラスチック」製品を禁止しなかったため、国の政策の隙間を利用する人もいた。ポリプロピレンの毒性は、北京市政府学生栄養局の注目を集めています。北京市は小中学生に対するポリプロピレン食器の使用禁止に乗り出した。

3. わら繊維包装材料：草繊維包装材料の色、衛生、エネルギー消費の問題は解決が難しいため、1999 年 12 月に旧国家経済貿易委員会と国家技術監督局が発行した包装材料基準には以下の内容が含まれています。包装材料の色、衛生状態、重金属は重要な検査項目であり、市場での包装材料の使用が制限されています。また、草繊維包装材は強度の問題が解決されておらず、家電製品や器具の耐衝撃包装としては使用できず、コストも比較的高い。

4. 紙製品の包装材料：紙製品の包装材料には大量のパルプが必要であり、さまざまな要件に応じて大量の木材パルプが添加されるため（インスタントラーメンのボウルでは、品質を維持するために85〜100％の木材パルプを添加する必要があるなど）インスタントラーメンのボウルの強度とコシ）、

包装材料試験センター - ベスト包装輸送試験センターは科学的かつ公正です。このように、紙製品に使用されるパルプの初期汚染は非常に深刻であり、木材パルプが天然資源に与える影響も甚大です。したがって、その用途は限られています。米国では1980年代から1980年代にかけて紙製の包装製品が大量に使用されていましたが、基本的にデンプンベースの生分解性素材に置き換えられてきました。

5.完全生分解性包装材料：我が国は、1990年代初頭、米国、ドイツ、日本、韓国などの先進国と協力して、でんぷんをベースとした生分解性包装材料の研究を次々と実施し、満足すべき成果を上げた。生分解性ポリマーは自然分解性の材料として環境保護において独特の役割を果たしており、その研究開発も急速に進められています。いわゆる生分解性材料は、微生物によって完全に消化され、天然の副産物（二酸化炭素、メタン、水、バイオマスなど）のみを生成する材料でなければなりません。

使い捨て包装材料として、デンプンは製造および使用中に汚染がなく、使用後は魚や他の動物の飼料として使用でき、肥料としても分解できます。数ある完全生分解性包装材料の中でも、生合成乳酸を重合させたポリ乳酸（PLA）は、その優れた性能と生体工学材料と生体医用材料の両方への応用特性により、近年最も活発に研究されています。生体材料。ポリ乳酸は、生物発酵により生成した乳酸を人工的に化学合成して得られるポリマーですが、良好な生体適合性と生分解性を保持しています。したがって、ポリ乳酸はさまざまな包装材料に加工でき、PLA製造のエネルギー消費量は従来の石油化学製品のわずか20%～50%であり、それに応じて発生する炭酸ガスもわずか50%です。

過去 20 年間で、新しいタイプの完全生分解性包装材料であるポリヒドロキシアルカノエート (PHA) が急速に開発されました。多くの微生物によって合成される細胞内ポリエステルであり、天然高分子生体材料です。プラスチックの優れた生体適合性、生分解性、熱加工特性を有しており、生体医療材料や生分解性包装材料として使用できます。これは、近年、環境に優しい包装材料の分野で最も活発な研究のホットスポットとなっています。しかし、現在の技術レベルから見ると、これらの分解性材料の使用が「白色汚染」を解決できると考えるのは適切ではありません。なぜなら、これらの製品の使用性能は理想的ではなく、依然として多くの問題があるからです。まず、生分解性高分子材料は価格が高く、普及や応用が容易ではない。たとえば、私の国の鉄道で宣伝されている分解可能なポリプロピレン製のファーストフード箱は、元の発泡ポリスチレン製のファーストフード箱よりも 50% ～ 80% 高いです。

第二に、パフォーマンスはまだ満足のいくものではありません。その使用性能の主な欠点の 1 つは、すべてのデンプンを含む分解性プラスチックは、耐水性、湿潤強度が低く、水にさらされると機械的特性が大幅に低下することです。耐水性は、まさに使用中の現在のプラスチックの利点です。例えば、光生分解性ポリプロピレン製ファーストフードボックスは、既存の発泡ポリスチレン製ファーストフードボックスに比べて実用性が低く、柔らかく、熱い食品を入れると変形しやすい。発泡スチロールのお弁当箱の1～2倍の大きさです。ポリビニルアルコール・デンプン系生分解性プラスチックは、包装用の使い捨て緩衝材として使用されています。一般的なポリビニルアルコール系緩衝材に比べて見掛け密度が若干高く、高温多湿下で収縮しやすく、水に溶けやすい性質があります。水溶性素材。

第三に、分解性ポリマー材料の分解制御の問題を解決する必要がある。包装材としては一定期間の使用が必要であり、正確な時間管理と使用後の完全かつ急速な劣化の間にはかなりのギャップがあります。特に充填デンプンプラスチックの場合、実際の要件の間には依然としてかなりのギャップがあり、そのほとんどは 1 年以内に分解することができません。多くの実験により、紫外線の作用下で分子量が大幅に低下することが証明されていますが、これは実際の要件と同じではありません。米国や欧州などの先進国では、環境団体や一般の人々に受け入れられていません。第四に、高分子材料の生分解性の評価方法を改善する必要がある。分解性プラスチックの分解性能には多くの要因が制限されているため、各国の地理的環境、気候、土壌組成、ゴミ処理方法には多くの違いがあります。したがって、劣化とは何を意味するのか、劣化時間を定義すべきか、劣化生成物とは何か、これらの問題は合意に達していません。評価方法や評価基準はさらに多様です。統一した完全な評価方法を確立するには時間がかかります。。第五に、分解性高分子材料の使用は高分子材料のリサイクルに影響を与えるため、使用済み生分解性材料の対応する基本的な処理施設を確立する必要がある。現在開発されている分解性プラスチック包装材料は、深刻化する「白色汚染」問題を完全には解決していませんが、矛盾を軽減する有効な手段であることに変わりはありません。その登場はプラスチックの機能を拡張するだけでなく、人類と環境の関係を緩和し、地球の持続可能な発展を促進します。