2014年04月21日10:01
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價格高曾是生物塑料商品化時的一大障礙，不過，現在出現了比石油原料便宜2成的生物質原料。存在耐久性等課題的聚乳酸也在改質技術的推動下，開始進行用途開發。
以植物為原料制備出來的生物塑料是一種碳中和材料，即便燃燒，也不會增加大氣中實際的二氧化碳量，而且還有助於節約石油資源。隨著人們環保意識的提高，生物塑料從2000年代開始慢慢普及，但因其居高不下的價格，並未廣泛滲透到社會中。
不過在最近，隨著量產技術開發活動的推進，比以石油為原料的塑料更便宜的植物塑料原料逐漸開始商品化。
利用酵母菌的力量簡化工序
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| BioAmber一直在位於法國的年產能為3000噸的試驗工廠進行研究 |
三井物產決定與2009年入股的加拿大生物風險企業BioAmber合作，量產以植物為原料的琥珀酸。琥珀酸此前一直是以石油產品為原料，作為隔熱材料和粘合劑等原料之一使用。
其中，具有代表性的用途是作為聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的原料，PBS是一種具有可被自然界中的微生物分解的“生物可降解性”的塑料。
三井物產與BioAmber將投資約125億日元，在加拿大安大略省建設年產能為3萬噸、全球最大規模的生物琥珀酸的商業工廠。預定2015年1月底完工，生產步入正軌后，預計其價格會比從石油中提取的琥珀酸低2成左右。
琥珀酸可用於入浴劑和食品添加劑等廣泛用途。如果業務順利增長，將把年產能擴大到5萬噸。
全球已有多家生物風險公司開始生產生物琥珀酸，不過都是年產能為1萬噸的級別。三井物產和BioAmber預計新工廠的生產成本會比其他公司低1成左右。
生物琥珀酸的制備方法是，使從玉米中提取的糖分（葡萄糖）在菌類的作用下發酵。與利用原油制造相比工序更少，因此可低成本制造。新工廠鄰近北美被稱為“玉米帶”的一大玉米產地，可低價採購從玉米中提取的葡萄糖。
另外，BioAmber還擁有美國大型糧食制造商嘉吉（Cargill）新開發的酵母菌的專有使用權。利用這種酵母菌，可較以往的制造方法簡化工序，降低成本。
以往的制造方法在發酵葡萄糖時，發酵層中的酸度會升高，妨礙菌的活動，因此必須添加中和劑（氨）。而發酵結束后必須去除中和劑，提煉琥珀酸。但新開發的酵母菌耐酸性強，無需使用中和劑。
泰國最大的咖啡連鎖店“Cafe Amazon”使用的紙杯。採用了PBS涂層，可以生物降解。
三井物產生物化學事業室主任荒木英知說：“人們肯花高價錢購買環境負荷低的生物原料的時代結束了。現在做業務的前提是發揮‘植物提取’特有的優勢”。
從2003年開始開展生物可降解塑料PBS業務的三菱化學將於2015年在泰國啟動年產能為2萬噸的PBS生產設備。此前一直使用從石油中提取的琥珀酸作為原料，而今后將採用三井物產的生物琥珀酸。
目前，PBS主要用於可埋入農田中處理的農業用薄膜，以及可直接摻入堆肥中的生活垃圾用垃圾袋等。
三菱化學還在拓展PBS在要求高功能性和衛生性的食品包裝等領域的用途。使用源自植物的原料，可以提高作為放心、安全的環保材料的附加值。現已得到泰國最大的咖啡連鎖店“Cafe Amazon”的採用。該咖啡店採用的是用三菱化學生產的採用PBS涂層的生物可降解紙杯。
將熔點低變為優點
此外，涉足代表性生物塑料——聚乳酸業務的帝人公司計劃利用自主開發的改質技術，開拓聚乳酸的新用途。
在日本最大規模的家電商場——友都八喜多媒體秋葉原店，乘扶梯上二樓后，首先映入眼帘的是家用3D打印機賣場。3D打印機的價格仍然高達十幾萬日元，因此每月隻能賣出幾台，但出於愛好想使用的人在穩步增加。
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| 家用3D打印機可以利用聚乳酸制作立體物品（右）。在友都八喜秋葉原店，很多顧客在3D打印機賣場前停下了腳步（上）（攝影：菊池 一郎） |
實際上，家用3D打印機的造型原料就使用了聚乳酸。將盤成卷的帶狀聚乳酸一點一點加熱熔化，從自動移動的細噴嘴頂端噴出來制作立體物品。聚乳酸的熔點約為170℃，在塑料中比較低。由於能低熱熔解，因此很適合作為家用3D打印機的耗材。
不過利用時也存在難點，那就是聚乳酸具有水解性，會與空氣中的水分發生反應，放久了容易變質。
雖然添加碳化二亞胺化合物添加劑能夠抑制水解，但這種添加物與樹脂發生反應時，會產生刺激眼睛和呼吸器官的有害氣體異氰酸酯。用3D打印機加熱后，這種氣體可能會在室內擴散。
因此，帝人開發出了具有特殊分子結構、完全不釋放異氰酸酯氣體的“環狀碳化二亞胺化合物”，可用於以聚酯系為中心的廣泛塑料，已從2013年開始對外銷售。作為新的環保材料，還打算在歐美和中國銷售。
帝人還計劃面向3D打印機用途，投產混有環狀碳化二亞胺化合物的聚乳酸，在2015年涉足3D打印材料市場。該公司環境能源、先進材料業務推進組組長內山昭彥表示，“僅憑‘取代石油塑料’這種想法並不能使生物塑料普及。我們打算發揮聚乳酸的特性，開發即便在利基市場上也能深入滲透的用途”。
生物塑料可以說是環保材料的代表，今后將在價格和功能兩方面完成進化。（日經技術在線！供稿）
