生合成した共重合体とのブレンドで、ポリ乳酸の靭性と生分解性を改善：材料技術

産業技術総合研究所は、ポリ乳酸の靭性と生分解性の改善に成功した。遺伝子組み換え大腸菌により糖類から生合成した共重合体をブレンドすることで、引張試験で200％を超える伸びに耐えられる。

[MONOist]

　産業技術総合研究所（産総研）は2024年3月26日、ポリ乳酸の靭性と生分解性の改善に成功したと発表した。新エネルギー・産業技術総合開発機構の委託事業「クリーンエネルギー分野における革新的技術の国際共同研究開発事業／革新的バイオプロセス技術開発／糖原料からの次世代ポリ乳酸の微生物生産技術開発」として、産総研、神戸大学、カネカの3者が共同で取り組んだ成果となる。

　バイオ資源由来プラスチックのポリ乳酸は、利用拡大の阻害要因として、数％の伸びで破断するもろさと、高温多湿の条件下でしか生分解が進まないことが挙げられる。

　研究チームは、遺伝子組み換え大腸菌により糖類から生合成した乳酸と3-ヒドロキシブタン酸の共重合体（LAHB）をブレンドすることで、ポリ乳酸の伸びが大幅に改善し、海水中での生分解も促進されることを発見した。

循環型バイオ由来プラスチック材料の概要［クリックで拡大］ 出所：産業技術総合研究所

　LAモノマー分率が40mol％、重量平均分子量10万のLAHBを20重量％の割合でブレンドしたLAHB／ポリ乳酸複合材料（ポリ乳酸／LAHBブレンド）を用いた引張試験では、200％を超える伸びに耐えられる力学特性を有することが明らかとなった。ポリ乳酸／LAHBブレンドフィルムの透明性は高く、ポリ乳酸とLAHBがナノレベルで混合されていることを示唆する。

ポリ乳酸とポリ乳酸／LAHBブレンドの引張試験による力学特性の評価 出所：産業技術総合研究所

　また、ポリ乳酸／LAHBブレンドの海洋生分解特性を、Biochemical Oxygen Demand（生化学的酸素要求量）試験で計測したところ、LAHBだけが分解した場合の理論値を大きく上回る生分解度を示し、LAHBのみならずポリ乳酸の生分解も進行していることが分かった。ポリ乳酸単独では、常温の土壌環境中や海洋環境での生分解が困難なことから、LAHBが分解のトリガーになると考えられる。

ポリ乳酸／LAHBブレンドの海水中BOD試験 出所：産業技術総合研究所

　今後、ポリ乳酸とLAHBのブレンドによる力学、熱特性、生分解特性との相関関係を調べ、LAHBの構造の最適化を図る考えだ。

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