何でも食べられたらどうだろう？プラスチック時代における生物学的プラスチック分解の理解

概要

私たちが日常的に触れ合うほとんどのものはプラスチック製品であり、しかし、ほとんどのプラスチックは生物学的に分解されず、環境に甚大な被害をもたらしています。しかし、研究者たちは、特定の微生物や酵素が一部のプラスチックを分解するのに役立つことを発見し、プラスチックリサイクルの未来に望みを持っています。しかし、多くの種類のプラスチックはまだ分解できないため、私たちはプラスチックの消費を減らし、より環境に優しいポリマーを設計することが不可欠です。

はじめに

プラスチックは、地球上で最も多目的で普及した材料の一つです。しかし、ほとんどのプラスチックは生物学的に分解されず、自然生態系に甚大な被害をもたらしています。世界人口が増加し続ける中、プラスチックの生産と消費は深刻なレベルに達しています。このQ&A記事では、生物学的プラスチック分解の現状とプラスチックの環境への影響を軽減する可能な解決策について探求していきます。

プラスチックとその環境への影響

プラスチックとは何であり、環境への影響は何ですか？
プラスチックは、自然に分解されない様々な石油化学物質から作られた合成材料です。プラスチック製品は数世紀、あるいは数千年にわたって分解されず、プラスチック廃棄物の蓄積が自然生態系に害を与えます。プラスチック廃棄物は川や海に入り、魚や野生生物に害を与えます。また、プラスチック廃棄物の焼却により、有害な化学物質や温室効果ガスが放出され、さらなる環境被害を引き起こします。

生物学的プラスチック分解

プラスチックは生物学的に分解できるのか、その際の課題は何ですか？
ほとんどのプラスチックは微生物によって見えたり、生物学的に分解されないため、一部の微生物や酵素が特定の種類のプラスチックを分解するのに役立つことが発見されました。しかし、従来のプラスチックは、タンパク質や糖などの天然高分子を分解する酵素と互換性がなく、生物学的に分解することが困難です。また、ほとんどのプラスチックの化学結合を分解するには高温が必要であり、これはほとんどの微生物にとって致命的です。

PETと堆肥カタナーゼ酵素

PETと堆肥カタナーゼ酵素とは何であり、プラスチック分解にどのように役立つのでしょうか？
PET（ポリエステルテレフタレート）は、最も一般的なプラスチック廃棄物の一つです。2016年、日本の研究者たちは、PETポリマーを比較的低温で分解することができる酵素を含む細菌Ideanella succinogens 201Fを発見しました。研究者たちは、これらの酵素をコードする遺伝子を特定し、PETを最大6倍速く分解するスーパー酵素を作り出すことができました。一方、日本の他の研究者たちは、堆肥を研究して、最大70℃の環境でPETプラスチックを消化することができる耐熱酵素である葉枝堆肥カタナーゼを特定しました。

プラスチックリサイクルの未来

生物学的プラスチック分解とリサイクルの見通しはどうなっていますか？
生物学的プラスチック分解には有望な展開がありますが、高温が必要なポリエチレン（PE）やポリプロピレン（PE）を含むすべての種類のプラスチックを分解する方法をまだ探しています。PETリサイクルの未来は明るいですが、科学者たちは、より耐熱性のあるプラスチック分解菌を探し出し、より優れたプラスチック分解酵素を設計するために研究を続けます。