日本產業技術綜合研究所（以下簡稱「產綜研」）與京都大學研究生院生存圈研究所的矢野浩之教授合作，發現作為纖維素奈米纖維（CNF）之一的乙醯化木質素CNF具有較高的生物降解性。這種CNF被用作增強用奈米纖維。
生物降解塑料一般存在強度不足的缺點，如果能實現高強度的生物降解塑料，便可擴大生物降解塑料的用途，有望為解決海洋塑料和微塑料等問題做出貢獻。此次的成果有助於開發利用乙醯化木質素CNF增加生物降解塑料強度的高強度生物降解塑料複材。
利用乙醯化木質素CNF增加了強度的生物降解塑料的示意圖
木質素CNF複材中的乙醯化木質素CNF是在乙醯化漿體與塑料母粒的熔融混合過程中，在與塑料混合的同時解纖而形成奈米纖維的，所以無法從複材中單獨提取出來。因此，此次的生物降解試驗使用的乙醯化木質素CNF（圖1）是用磨碎機攪拌氧化鋁珠對乙醯化漿體進行解纖獲得的。另外，乙醯基的取代度（DS）為0.69，這個值表示可以與塑料充分混合增加其強度。
圖1：乙醯化木質素CNF
研究小組利用日本《化學物質審查規制法》中規定的用於評估普通環境中生物降解性的試驗方法（OECD TG301C：Modified MITI TEST（Ⅰ）），調查了乙醯化木質素CNF的生物降解性。利用這種生物降解試驗法，在含有活性污泥（30mg/L）和目標樣本（100mg/L）的25±1 ℃的培養基中測量了28天的生化需氧量（BOD）。這裏使用的活性污泥是對從日本全國的污水處理廠、河流、湖沼和海水表層水等10個地方採集的污泥進行培養獲得的，可以說囊括了普通環境中的微生物。
試驗中使用的乙醯化木質素CNF的生物降解度為89±4％（3種樣本的平均值與標準差）。這個值遠遠高於判斷測試物質是否具有良好降解性的標準值60％，並且毫不遜色於為了做比較而一同測試的未進行乙醯化處理的CNF（TEMPO氧化CNF、磷酸酯化CNF、機械解纖CNF）。由此可以判斷，乙醯化木質素CNF可以被普通環境中存在的微生物降解，可以說是一種環保的高功能性材料。
乙醯化木質素CNF在海水中的生物降解性可能會有所不同。另外，乙醯化程度改變的話，生物降解性可能也會發生變化。今後將以解決海洋塑料問題為目標，改變乙醯化程度，調查這種纖維在海水中的生物降解性。
文：JST客觀日本編輯部翻譯整理
