私たちが毎日何気なく使用しているプラスチック製品。リサイクルのためと分類して捨てますが、その多くが焼却され、熱エネルギーのみを再利用（サーマルリサイクル）されるに留まっています。プラスチックと一口に言っても、様々な種類が混じり合っていることが多く、リサイクルは一筋縄ではいきません。技術的にも、経済的にも、多くの課題が残されています。

そこで、プラスチックの中でも「ナイロン」に着目し研究しているのが、理工学研究科の加藤 太一郎先生。加藤先生は現在、ナイロンのケミカルリサイクルに成功し、今後の社会実装に向けた大規模な挑戦を始めています。

プラスチックのケミカルリサイクルとはどういう仕組みなのでしょうか？

プラスチックは、石油から作られています。モノマーという最小単位があるのですが、たくさんのモノマーが重合して手をつないでできるのが、高分子ポリマー、いわゆるプラスチックになります。ケミカルリサイクルは、高分子ポリマーのつながりを切り離して、最小単位のモノマーにまで戻す、そこからまた綺麗に整えてあげて再重合する……そうやって循環させることを言います。

使い終わったプラスチックを焼却するということは、二酸化炭素が出ますよね。つまり、私たちがやっているのは、昔の地球が生物の炭素を固定して作ってくれた石油を、わざわざ掘り起こして、プラスチックを作って、使って、最後に燃やすという作業です。そうやって人類が「リニアエコノミー」と呼ばれる大量生産・大量消費を続けてきた中で、二酸化炭素が大気中に溜まってきて、いよいよ本当にまずいという状態にまできてしまっています。

そこで、使い終わったプラスチックを焼却するのではなく、もう一回モノマーにも戻してあげてリサイクルすることが求められてきているわけです。リサイクルすると、最初に石油は掘り起こしてしまうけれど、それをずっと自分たちで使っては戻して、使っては戻してと、循環型の状況を作り出すことができて、見かけ上二酸化炭素が出なくなります。これが「サーキュラーエコノミー」と呼ばれ、今、企業から国連まで、広く注目されているのですね。

加藤先生が進めるナイロンリサイクルの研究はどういったものなのでしょうか？

始まりとしては、以前同じ職場だった根来 誠司先生が、学生の頃から退官されるまでずっと続けられてきたナイロン分解微生物・酵素の研究が原点です。当時は今と違い、ゴミなのだからコストをかけてリサイクルするより燃やした方が早い…という風潮だったのですが、根来先生は先見の明があったんですね。1970年代には、ナイロンを最小単位のモノマーまで分解できる酵素を発見しました。このときはまだ、分解に時間がかかったり、分解率が低かったりといった課題が残っていましたので、根来先生が退官される際に、私が研究を引き継ぎました。

そこから研究を続けていきまして、世界中で私たちの研究チームしか持っていないこの“分解酵素“に、”事前の化学処理“を組み合わせることで、分解効率が劇的に向上するという発見をしたのが2024年度です。

プラスチックのケミカルリサイクルが難しい要因の一つであるのですが、ペットやナイロン、ポリプロピレンなど、混じりあった素材をリサイクルするには、素材ごとに分け直す必要があるんですね。私たちの研究では、そこをクリアすることもできました。ナイロン以外の素材が混じりあっていたとしても、その中からナイロンだけを取り出してモノマーに戻す。ナイロン単品でなくても大丈夫な技術になりつつあります。

ナイロンは耐熱性や耐薬品性に優れたプラスチックで、衣類や日用品の詰め替えパウチ、自動車の部品など、他のプラスチック素材と混じりあった状態で日常的に利用されていますが、これなら実社会への実装までもっていくことができそうだと、道が見えてきたところです。これまでの研究で、ラボレベルでのリサイクルの仕組みが完成しましたので、これからは社会実装にむけて大規模な工業レベルでのリサイクルに挑戦していく予定です。

工業レベルの研究というのは、どうやって行うのですか？

もう、工場を新しく作るような感じです！

ありがたいことに、JSTの「研究成果最適展開支援プログラムA-STEP」に採択されましたので、サーキュラーエコノミー実証事業（※）の大規模試験場を活用させていただき、ナイロンリサイクル用の大規模プラントを作っていこうとしています。今はラボレベルなので、本当に小さい規模でしかリサイクルできないのですが、まずは100～200㎏、その先は数t単位で処理できるような処理用プラントを作る予定です。そんな規模で使用済みのナイロンを含む廃タイヤを集めてきて、まとめて処理をして、もう一度新しいナイロンを作り直す。そういう実証実験になります。

※鹿児島大学、九州電力株式会社、サーキュラーパーク九州株式会社、薩摩川内市の4者で締結した協定に基づき、循環経済と脱炭素化の推進による持続可能な社会の構築を目指して行う事業。

プラスチックのように、ナイロンもリサイクルして当たり前となる社会がもうそこまで来ているように感じますね！

そうですね。特に最近は企業にも環境配慮が求められていますし、二酸化炭素の削減量や排出権を企業間で売買できる仕組みのカーボンクレジットがあったり、世界的に石油製品には炭素税を導入しようという動きがあったりしますので、そういった環境的・経済的な面からも、社会実装が近づいているかもしれません。技術的な研究に加えて、そういった社会科学的な研究も、他大学との連携で同時に進めていく予定です。

5年後、10年後には、新しく石油から作るよりも、リサイクルしたほうが安いし環境にも配慮できるねと、そういう世界がやってくるはずですので、それまでに本当に社会で使える技術に仕上げたいなと思います。ナイロンリサイクルが実装された社会を早く根来先生にお見せして、喜んでもらいたいです！

ゴミという概念が無くなった社会を実現することを目標にこれからも研究を続けていきます！！