東京工業大學物質理工學院應用化學系的阿部拓海（研究生）、青木大輔助教（兼任JST先驅科研人）和大冢英幸教授等人組成的研究團隊宣佈，與東京大學和京都大學共同驗證了利用氨水分解植物性塑膠並將其轉化爲肥料的回收系統。研究團隊以源自植物的異山梨醇爲單體合成塑膠（聚異山梨醇碳酸酯），證實透過加入氨水並加熱的簡單操作即可將其分解爲異山梨醇和尿素。同時還應答，施用獲得的分解物可以促進擬南芥的成長。該成果有望爲解決塑膠廢棄物問題做貢獻。相關成果已發佈在英國皇家化學學會期刊《Green Chemistry》的10月28日號上。
植物性塑膠可轉化爲肥料（供圖：東京工業大學）
塑膠憑藉其便宜耐用的優點已成爲生活中不可或缺的存在，但近年來，海洋廢棄物等問題已經凸顯。另一方面，生產的塑膠大多都被填埋或焚燒，純回收只有百分之幾。
因此，研究團隊此次研究了透過聚合源自植物的異山梨醇合成的碳酸酯鍵連結塑膠（聚碳酸酯：PIC）能否與氨發生反應並分解成可作爲化肥使用的尿素，目標是構建新的回收系統。
首先透過聚合異山梨醇，合成了利用碳酸酯鍵連結異山梨醇的PIC，調查了添加氨水時的最佳條件。
由此發現，添加的氨爲碳酸酯鍵的30倍並加熱到90℃時，PIC可在6小時内完全分解爲異山梨醇和尿素。分解PIC時，異山梨醇和尿素以1比0.7的比例生成。完全轉化時這個比例應該是1比1，但測量應答，其中0.3的碳酸酯鍵以二氧化碳的形式被釋放。
此外，研究團隊還利用獲得的生成物，在東京大學的神谷嶽洋副教授和京都大學的沼田圭司教授的協助下實施了擬南芥成長試驗。爲擬南芥設置了無肥料區、異山梨醇添加區、尿素添加區和分解生成物添加區（尿素＋異山梨醇），觀察了各個區域的成長情況。
觀察發現，無肥料區和異山梨醇添加區的成長情況基本沒有差別。而尿素添加區促進了成長，分解生成物添加區則進一步促進了成長。這是初步實驗的結果，並沒有在論文中發表，但在其他植物中也獲得了同樣的結果，目前正在調查爲何同時添加異山梨醇和尿素能進一步促進成長。
現在人類使用的塑膠大都源自石油，生產和廢棄時會排放二氧化碳。
而此次提出的植物性聚碳酸酯在生產和廢棄程序中幾乎不排放二氧化碳，分解反應也不需要觸媒。目前存在價格偏高的課題，但如果能獲得社會共識，用來取代現在使用的塑膠，有望透過量產降低價格。
青木助教表示：「未來我們希望基於這個概念開發新的聚碳酸酯基塑膠。如果能將塑膠變爲肥料，則有望提供一個超越碳中和的新系統。」
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
