環境配慮型素材として、「生分解性プラスチック」という言葉を耳にする機会が増えました。農業用マルチフィルム、ごみ袋、食品包装、カトラリーなど、すでにさまざまな製品への採用が進んでいます。
一方で、生分解性プラスチックについては、
「土に埋めればすぐに消える」
「海へ流出しても自然に分解する」
「植物から作られている」
「燃やす必要がないためCO2を出さない」
といったイメージを持たれることも少なくありません。
しかし、実際の分解速度や分解できる環境は、材料の種類、温度、湿度、微生物、製品の厚さなどによって大きく異なります。
また、生分解性プラスチックが環境面で効果を発揮するのは、主に「使用後の回収が難しい」「有機物と一緒に処理したい」など、生分解する機能自体に意味がある用途です。
この記事では、生分解性プラスチックの仕組み、原料、代表的な種類、用途、メリットと課題、導入時の注意点について分かりやすく解説します。
生分解性プラスチックとは？
生分解性プラスチックとは、微生物の働きによって分子レベルまで分解され、最終的に二酸化炭素や水などへ変化する性質を持つプラスチックです。
一般的にバイオプラスチックは「生分解性プラスチック」と「バイオマスプラスチック」の総称として位置付けされています。
ここでいう生分解とは、単に製品が細かく砕けたり、目に見えなくなったりすることではありません。
材料を構成する高分子が微生物の働きによって低分子化され、さらに微生物に取り込まれて、水や二酸化炭素などへ変化するまでの過程を指します。
そのため、生分解性プラスチックは「消えてなくなる魔法のプラスチック」ではなく、適切な環境で微生物による分解が進むよう設計された材料と考えるのが正確です。
「バイオマス由来」と「生分解性」は別の性質
生分解性プラスチックについて理解する際に、特に重要なのが、原料の由来と分解性能を分けて考えることです。
「バイオマスプラスチック」は、植物などの再生可能な生物由来資源を原料として使用するプラスチックです。
一方、「生分解性プラスチック」は、使用後に微生物によって分解される機能を持つプラスチックです。
したがって、
- 植物由来でも生分解しない材料
- 石油由来の成分を含んでいても生分解する材料
- 植物由来であり、生分解性も持つ材料
が存在します。
例えば、植物由来のバイオポリエチレンは、一般的なポリエチレンと同じ化学構造を持つため、通常は容易に生分解しません。
一方、PBATは優れた生分解性や柔軟性を持ちますが、一般的には化石資源由来の原料を含みます。
PLAは植物由来原料から製造でき、生分解性も持つ材料ですが、十分な分解速度を得るには、主に一定の温度と湿度が保たれた産業用コンポストなどの環境が必要です。つまり、「植物由来だから分解する」「生分解性だから100％植物由来」というわけではありません。
生分解はどのように進む？
生分解性プラスチックの分解は、おおむね次のような段階で進みます。
1．材料が劣化・低分子化する
水分、熱、酵素などの影響によって、プラスチックを構成する長い分子鎖が短くなります。
材料によっては、加水分解が先に進み、その後に微生物による分解が進むものもあります。
2．微生物が低分子化した成分を取り込む
細菌や菌類などの微生物が、低分子化した成分を栄養源として取り込みます。
3．水や二酸化炭素などへ変化する
微生物の代謝によって、主に水と二酸化炭素へ変化します。
ただし、この分解速度は一定ではありません。
同じ材料でも、土壌、堆肥化設備、淡水、海水など、置かれる環境によって分解速度が大きく異なります。
生分解性プラスチックが分解するための条件
生分解性プラスチックは、どこに置いても同じように分解するわけではありません。
主に次の条件が影響します。
- 温度
- 湿度
- 微生物の種類と量
- 酸性・アルカリ性などの環境
- 材料の種類
- 製品の厚さや形状
- 添加剤や配合成分
例えば、薄いフィルムと厚い射出成形品では、同じ材料でも分解に必要な期間が異なります。
また、夏季の温かく湿った土壌と、冬季の低温で乾燥した土壌でも分解速度は変わります。
生分解性プラスチックを検討する際は、単に「生分解性があるか」を見るのではなく、どの環境を想定した材料なのかを確認することが重要です。
生分解する環境には種類がある
生分解性プラスチックは、分解を想定する環境によっていくつかに分けられます。
産業用コンポスト
産業用コンポストは、有機廃棄物を一定の温度、湿度、酸素濃度で管理し、堆肥化する設備です。
家庭の庭や自然環境よりも高い温度が維持されるため、分解が進みやすい環境です。
PLAなど、産業用コンポストに適した材料があります。
コンポスト可能なプラスチックについては、一定条件下で崩壊し、生分解し、堆肥の品質へ悪影響を与えないことなどを確認する規格があります。
家庭用コンポスト
家庭用コンポストは、産業用設備ほど高温にならないことが一般的です。
そのため、産業用コンポストで分解できる製品が、家庭用コンポストでも同じ期間で分解するとは限りません。
家庭用コンポストへの対応を表示する場合は、その環境を対象とした評価や認証の確認が必要です。
土壌
農業用マルチフィルムや育苗資材などでは、土壌中での分解性能が求められます。
土壌中の温度や水分、微生物の状態は地域や季節によって異なるため、使用後すぐに完全分解するわけではありません。
農林水産省は、生分解性マルチについて、収穫後に土壌へすき込むと微生物によって水と二酸化炭素へ分解され、回収作業を省略できる資材として紹介しています。
淡水・海水
水中は土壌やコンポストと比べ、温度、微生物量、栄養状態などが異なります。
土壌やコンポストで分解する材料であっても、海水中ではほとんど分解が進まない場合があります。
海洋での生分解性能をうたう場合は、海洋環境を対象とした試験や認証を確認する必要があります。
生分解性プラスチックの主な種類
生分解性プラスチックには、さまざまな材料があります。
PLA（ポリ乳酸）
PLAは、トウモロコシやサトウキビなどから得られる糖やデンプンを原料として製造される原料です。
主な特徴として、
- 植物由来原料を利用できる
- 透明性が高い
- 比較的剛性がある
- 射出成形や押出成形に対応できる
といった点があります。
一方で、単体では耐熱性や耐衝撃性が不足する場合があり、用途に応じて改質や他材料とのブレンドが行われます。
また、PLAは一般的な自然環境ですぐに分解するわけではなく、主に産業用コンポストのような一定条件下で分解が進みやすい材料です。
PBAT
PBATは、柔軟性や伸びに優れた生分解性プラスチックです。
主に、
- 包装用フィルム
- ごみ袋
- 農業用マルチフィルム
- 生分解性不織布
- 柔軟性が必要な成形品
などに利用されます。
PBATは柔らかく伸びやすいため、PLAやデンプン系材料などとブレンドして、強度や柔軟性、成形性を調整することがあります。
従来のプラスチックとの違い
従来のPE、PP、PS、ABSなどは、通常の使用環境で安定した性能を長期間維持できるよう設計されています。
その耐久性は、製品を安全に長く使ううえで大きなメリットです。
一方、生分解性プラスチックは、一定の使用期間を終えた後、適切な環境で微生物による分解が進むよう設計されています。
両者の違いは、単に分解速度だけではありません。
材料によって次のような性質が異なります。
- 強度
- 伸び
- 柔軟性
- 耐衝撃性
- 耐熱性
- 耐水性
- 耐候性
- ガスバリア性
- 成形性
- 保存安定性
また、従来のプラスチックが時間の経過によって紫外線や熱で劣化し、細かく砕けることはありますが、それを生分解と同一視することはできません。
分子レベルまで微生物によって分解されなければ、微細なプラスチック片として環境中に残る可能性があります。
生分解性プラスチックに適した用途
生分解性プラスチックは、すべてのプラスチック製品に適しているわけではありません。
特に導入効果が期待できるのは、使用後の回収が難しい用途や、生ごみなどの有機物と一緒に処理したい用途です。
農業用マルチフィルム
農業用マルチフィルムは、畑の表面を覆い、
- 地温の調整
- 雑草の抑制
- 土壌水分の保持
- 肥料流出の抑制
- 土の跳ね返り防止
などに使用されます。
一般的なポリエチレン製マルチフィルムは、収穫後に回収し、付着した土を除去して処分する必要があります。
土壌生分解性を持つマルチフィルムであれば、使用後に土へすき込み、回収作業を省略できるため、農作業の省力化につながります。
実際に農林水産省も、生分解性マルチの導入による回収作業の省力化を進めています。
育苗ポット・結束資材
苗を育てるポットや植物を固定する結束資材は、使用後に回収する必要があります。
土壌中で分解する製品であれば、苗をポットごと定植できる場合や、回収作業を減らせる場合があります。
ただし、苗の生育期間中に必要な強度を保ち、定植後に適切な速度で分解するよう設計する必要があります。
生分解性不織布
農業、園芸、土木などでは、保温、養生、雑草抑制、土壌保護などの目的で不織布が使用されます。
生分解性不織布を利用することで、使用後の回収負担を減らせる可能性があります。
一方で、使用期間中の引張強度、耐候性、透水性、目付、分解開始時期などを用途に合わせて確認する必要があります。
生ごみ収集袋・コンポスト用袋
生ごみを堆肥化する際、通常のプラスチック袋は事前に取り除かなければなりません。
処理設備に適したコンポスト対応袋であれば、生ごみと一緒に処理でき、分別作業の軽減につながります。
ただし、利用する堆肥化施設が生分解性袋の受け入れに対応しているかを、事前に確認する必要があります。
水産・海洋用途
漁網、釣り糸、養殖資材などは、海中へ流出した場合に長期間残留する可能性があります。
海洋生分解性を持つ材料の活用は、流出後の環境残留を減らす選択肢として研究・開発が進められています。
ただし、海洋生分解性であっても、流出や投棄を前提としてよいわけではありません。
海洋環境は場所や水温によって条件が大きく異なるため、実際の分解期間や製品性能を慎重に評価する必要があります。
生分解性プラスチックのメリット
回収作業を軽減できる
生分解性プラスチックの実用上の大きなメリットは、使用後の回収が難しい用途で作業負担を軽減できることです。
農業用マルチフィルム、育苗資材、林業用テープ、養生資材などでは、使用後の回収に多くの時間と人手が必要になります。
適切な環境で分解する材料を採用すれば、回収や分別作業を減らせる可能性があります。
これは作業時間の短縮だけでなく、人手不足への対応や、処理費用の削減にもつながります。
有機廃棄物と一緒に処理できる場合がある
コンポスト対応の袋や食品容器は、生ごみなどと一緒に堆肥化できる場合があります。
通常のプラスチックを取り除く工程を減らせるため、有機廃棄物の分別や処理を効率化できます。
ただし、実際に一緒に処理できるかどうかは、地域や施設の設備、運用ルールによって異なります。
回収困難なプラスチックの残留リスクを減らせる
農地や水産現場などでは、使用後の製品を完全に回収することが難しい場合があります。
そのような用途で、使用環境に適した生分解性を持つ材料を利用すれば、長期間にわたりプラスチックが残留するリスクを低減できる可能性があります。
ただし、生分解性はポイ捨てや不法投棄を許容する機能ではありません。
まず適切に回収・処理することが前提であり、意図せず環境へ残留する可能性がある用途を補完する技術と考える必要があります。
用途によっては廃棄物処理全体を合理化できる
生分解性プラスチックは、焼却を完全になくすための材料ではありません。
一方で、堆肥化や土壌へのすき込みが適切な用途では、回収、洗浄、運搬、焼却などの工程を減らせる可能性があります。
材料単体の価格だけではなく、使用後の作業や処理まで含めて比較することが重要です。
生分解性プラスチックの課題・デメリット
従来のプラスチックより価格が高い場合がある
生分解性プラスチックは、汎用的なPEやPPなどと比較して、材料価格が高くなる傾向があります。
価格差は材料の種類、購入量、グレード、原料相場によって異なるため、一律に「何倍」とは言えません。
主な要因には、
- 生産規模が比較的小さい
- 原料や製造工程が異なる
- 品質管理や認証に費用がかかる
- 複数材料のブレンドや改質が必要
- 保管や輸送の条件が異なる
といった点があります。
一方、農業用マルチフィルムのように回収作業や処分費用を抑えられる場合は、材料価格が高くても、総合的なコスト差が縮まる可能性があります。
用途によっては物性が不足する
生分解性プラスチックは材料によって、耐熱性、耐衝撃性、柔軟性、耐水性などが異なります。
例えば、剛性の高いPLAは単体では割れやすい場合があり、柔軟なPBATは単体では剛性が不足する場合があります。
そのため、
- PLAとPBATをブレンドする
- デンプンや天然由来原料を配合する
- 相溶化剤や改質剤を使用する
- 分子量や流動性を調整する
などの材料設計が行われます。
「生分解性プラスチックは物性が低い」と一括りにするのではなく、用途に合わせた樹脂選定とコンパウンド設計が必要です。
使用中に分解しない設計が必要
生分解性プラスチックは、使用後には分解する一方、使用中には必要な性能を維持しなければなりません。
分解が早すぎれば製品寿命を満たせず、遅すぎれば導入目的を達成できません。
特に農業資材では、
- 栽培期間
- 地域の気温
- 降水量
- 土壌条件
- 日射量
- 必要な強度
を考慮して、分解速度を設計する必要があります。
成形前の乾燥が必要な材料がある
PLA、PBAT、PBSなどのポリエステル系材料は、保管中に水分を吸収することがあります。
水分を多く含んだ状態で成形すると、高温下で加水分解が起こり、分子量が低下する可能性があります。
その結果、
- 強度低下
- 表面の銀条
- 気泡
- 成形不良
- 色調変化
- 流動性の変化
などにつながる場合があります。
そのため、材料メーカーが指定する温度と時間に従って事前乾燥を行い、乾燥後の再吸湿を防ぐ管理が重要です。
ただし、乾燥設備が必ず新規に必要になるとは限りません。既存の除湿乾燥機などを利用できる場合もあります。
成形条件の調整が必要
生分解性プラスチックは、既存の射出成形機、押出機、インフレーション成形機などで加工できるものが多くあります。
一方で、従来材料と同じ成形条件をそのまま使用できるとは限りません。
確認すべき項目には、
- 樹脂温度
- 金型温度
- 射出速度
- 射出圧力
- 保圧
- スクリュー回転数
- 背圧
- 冷却時間
- 滞留時間
などがあります。
特に、熱に長時間さらされることで分解しやすい材料では、シリンダー内の滞留時間に注意が必要です。
「生分解性なら環境へ捨ててもよい」は誤り
生分解性プラスチックを導入する際、最も注意したい誤解が、「自然に分解するため、環境へ流出しても問題ない」という考え方です。
生分解性プラスチックも、分解が完了するまで一定の時間が必要です。
その間は通常のプラスチックと同じように、景観を損ねたり、生物が誤飲したり、絡まったりする可能性があります。
また、土壌用や産業用コンポスト向けの材料が、海洋環境でも速やかに分解するとは限りません。
生分解性プラスチックは、ポイ捨て対策の代わりではなく、適切な回収や処理を基本としたうえで、回収が困難な用途の環境負荷を補完する材料です。
生分解性プラスチックはCO2を出さないのか？
生分解性プラスチックについて、「燃やさないためCO₂が発生しない」と説明されることがありますが、これは正確ではありません。
生分解の過程でも、微生物の代謝によって二酸化炭素が発生します。
また、原料の製造、輸送、樹脂の製造、成形、回収、処理などの各工程でもエネルギーが使われます。
そのため、生分解性プラスチックであれば、必ず従来材料より温室効果ガス排出量が少なくなるとは限りません。
環境負荷を評価する際は、
- 原料がバイオマス由来か
- 製造時のエネルギー
- 製品寿命
- 使用後の処理方法
- 回収や運搬の負担
- 作業削減効果
など、製品のライフサイクル全体を確認する必要があります。
生分解性プラスチックの大きな価値は、「CO2をまったく出さないこと」ではなく、回収困難な用途や有機廃棄物と一緒に処理する用途で、使用後の処理を合理化できる点にあります。
生分解性プラスチックを導入する際のポイント
生分解性が必要な理由を明確にする
まず、その製品に本当に生分解性が必要かを考えます。
例えば、
- 使用後の回収が困難
- 土壌へ残留する可能性がある
- 生ごみと一緒に堆肥化したい
- 農作業の回収負担を減らしたい
- 海洋へ意図せず流出する可能性がある
といった用途では、生分解性を検討する意味があります。
一方、長期間使用する家電筐体、自動車部品、建材などでは、耐久性やリサイクル性を優先した方が適切な場合があります。
分解させる環境を決める
次に、使用後にどの環境で処理するのかを決めます。
- 産業用コンポスト
- 家庭用コンポスト
- 土壌
- 淡水
- 海水
- 通常の廃棄物処理
処理環境が決まらなければ、適切な生分解性材料を選べません。
必要な使用期間と物性を確認する
製品が使用中に必要とする性能を整理します。
- 使用期間
- 強度
- 伸び
- 柔軟性
- 耐熱性
- 耐水性
- 耐候性
- ガスバリア性
- 透明性
- 外観
- 食品接触への対応
そのうえで、使用期間中は性能を維持し、使用後に適切な速度で分解する材料を設計します。
試作成形と実環境評価を行う
生分解性プラスチックは、カタログ上の物性だけで量産採用を判断することはできません。
試作では、
- 既存設備での成形性
- 乾燥条件
- 流動性
- 金型からの離型性
- 製品の外観
- 強度
- 保管安定性
- 使用期間中の耐久性
などを確認します。
さらに、実際の使用環境に近い条件で、分解開始時期や強度低下の推移も評価することが重要です。
生分解性プラスチックの今後
生分解性プラスチックは、すべてのプラスチックを置き換える材料ではありません。
環境省のバイオプラスチック導入ロードマップでも、バイオマスプラスチックと生分解性プラスチックの特性を分け、製品分野ごとに適した材料を導入する考え方が示されています。
今後、特に導入が期待されるのは、
- 農業用マルチフィルム
- 肥料の被覆材
- 育苗・園芸資材
- 生ごみ収集袋
- コンポスト対応包装
- 回収が困難な水産資材
- 一部の不織布
- 衛生用品
- 食品残渣が付着する製品
など、生分解することが明確な機能価値になる分野です。
一方で、材料の性能向上だけでなく、
- 分解条件の明確化
- 認証制度の普及
- 回収と処理設備の整備
- リサイクル工程との区別
- 消費者への正確な表示
- ライフサイクル全体での環境評価
も必要になります。
生分解性という機能だけを見て導入するのではなく、製品の使用から処理までを含めた仕組みづくりが今後の普及を左右します。
まとめ
生分解性プラスチックは、微生物の働きによって分子レベルまで分解され、適切な環境下で最終的に水や二酸化炭素などへ変化するプラスチックです。
ただし、どのような場所でも短期間で分解するわけではありません。
産業用コンポスト、家庭用コンポスト、土壌、海洋など、対象となる環境によって必要な材料や評価方法が異なります。
生分解性プラスチックの主なメリットは、
- 回収作業を軽減できる
- 有機廃棄物と一緒に処理できる場合がある
- 回収困難なプラスチックの残留リスクを低減できる
- 用途によって廃棄物処理を合理化できる
ことです。
一方で、
- 材料価格
- 物性
- 成形条件
- 乾燥管理
- 分解環境の制約
- リサイクル工程への影響
- 回収・処理設備の不足
などの課題があります。
生分解性プラスチックは、環境に放置することを前提とした材料ではありません。
「どこで使い、どのくらいの期間使用し、使用後にどの環境で処理するのか」を明確にしたうえで、生分解する機能に価値がある用途へ導入することが重要です。
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