ペットボトル飲料や食塩に大量のプラスチック粒子が入っていることが調査で判明するなど、マイクロプラスチックは健康や環境への影響が懸念されています。新しく、水に入れるだけで水中のマイクロプラスチック粒子を捕獲し、その後水面に浮かび上がってきてマイクロプラスチックごと回収できる「マイクロクリーナー」を開発したとの論文が発表されました。
Designing of Self‐Dispersing Soft Dendritic Microcleaners for Microplastics Capture and Recovery – Hong – Advanced Functional Materials – Wiley Online Library
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202423494
New Water Microcleaners Self-Disperse, Capture Microplastics and Float Up for Removal | NC State News
https://news.ncsu.edu/2025/03/26/cleaning-microplastics-in-water/
ノースカロライナ州立大学の研究グループが2025年3月25日付の学術誌・Advanced Functional Materialsで発表したマイクロプラスチック除去剤は、貝類の殻や甲殻類の外骨格などに含まれているキチンから作った生体ポリマーの「軟質樹枝状コロイド(SDC)」でできています。
細かく分岐した構造を持つSDCは、ヤモリの足の裏が壁に貼り付くのと同じ分子間の力である「ファンデルワールス力」でマイクロプラスチックをかき集められるほか、わずかに正に帯電しているキチンの性質のおかげで、負に帯電したマイクロプラスチックを静電気の力で効果的に吸着することが可能です。
ノースカロライナ州立大学の化学・生体分子工学者で、論文の責任著者のオーリン・ベレフ氏は「この研究で使用されている浄化粒子は、貝類を加工する際の廃棄物から得られるキチンが原料の生分解性ポリマーであるキトサンでできています。このような、海から得られる環境にとって安全な材料を使うことで、私たちのプラスチック回収技術はより持続可能なものとなります」と話しました。
しかし、マイクロプラスチックが含まれる大量の水にSDCを散布するのは困難で、マイクロプラスチックが絡まったSDCは水の底に沈むので回収も容易ではありません。
そこで、研究チームはまずSDCを含む液滴をはっ水性の素材の表面で乾燥させ、小さなペレット状に固めました。そして、ペレットの一部に植物由来のオイルであるオイゲノールを塗布しました。
研究チームがオイルを塗ったのは、SDCペレットの一部の表面張力を低下させてマランゴニ効果、いわゆるいわゆる「樟脳(しょうのう)船効果」を発生させるため。おもちゃのボートのようにペレットが水面を動き回りつつ、少しずつ水に溶けることにより、SDCがまんべんなく水中に散布されるようになりました。
さらに、研究チームはSDCにゼラチンでコーティングしたマグネシウムを添加しました。前述の通り、SDCは水に沈みますが、ゼラチンがゆっくり溶けてマグネシウムが水と触れると、小さな気泡が発生してSDCが水に浮かびます。
これにより、水に入れると自動的に水中にマイクロプラスチック除去剤を散布し、その除去剤がプラスチック粒子を絡め取りながら水底に沈んで、最終的に水面に浮かんできて容易に回収できるようにする「マイクロクリーナー」が完成しました。
研究チームは、プラスチックごみが大量に漂着することで有名なハワイのカロミビーチで採取された海水を使用して、マイクロクリーナーがさまざまな大きさのマイクロプラスチックを回収できることを実証しています。
研究チームによると、回収されたマイクロクリーナーの塊をキトサンに加工し、再びマイクロクリーナーを生産する構想もあるとのこと。
ヴェレフ氏は「回収したスカムをバイオプロセスでキトサンに加工し、それを使ってマイクロクリーナーをさらに製造することで、より多くのマイクロプラスチックを捕捉できるようになる可能性があります」と話しました。
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