プラスチックの熱分解 − 化学者がプラスチック廃棄物を熱分解することで処理する技術を解説

1950年、世界のプラスチック生産量は約200万トンでした。現在では約4億トンに達し、約2万%の増加となっています。

素材として、プラスチックは無限の可能性を秘めているように見えます。軽量で丈夫でありながら、製造コストも安価です。食品や飲料の包装から衣料品、ヘルスケアに至るまで、幅広い用途に使用されています。

プラスチック製品が使用期限を過ぎると、分解には非常に長い時間がかかり、場合によっては最長500年かかることもあります。それでも、プラスチック片は完全に消えるわけではなく、さらに細かく分解され、最終的にはマイクロプラスチックとなり、私たちが食料を栽培する土壌、飲料水、そして呼吸する空気中に蓄積していきます。

研究では、これらのマイクロプラスチックが糖尿病、心臓病、男性の生殖能力の低下などの健康問題に関連していることがわかっています。

長年にわたり、地方自治体やメーカーは、プラスチック廃棄物の蓄積を防ぐため、リサイクルに頼ってきました。しかし、リサイクル可能なものを分別・分別する努力にもかかわらず、ほとんどのプラスチックは依然として埋め立て地に捨てられ、さらに悪いことに、緑地や水路に流れ込んでいます。

プラスチックは非常に一般的に使用されているため、プラスチック廃棄物の管理とリサイクルのための新たな方法を見つけることがますます重要になっています。プラスチック廃棄物の熱分解は、この問題の解決に役立つ可能性のある技術の一つです。

これは比較的新しい技術であるため、研究者は熱分解プロセスに関する知識がまだ限られています。分析化学者として、私たちは複雑な混合物、特にプラスチック廃棄物の熱分解などから生じる新たな物質の組成を理解することに努めています。

熱分解の利点

プラスチックの熱分解は、効果的に行われると、いくつかの利点をもたらします。

熱分解により、リサイクルをペットボトルや牛乳パックだけにとどまらず拡大することで、最終的に埋立地や海洋に流れ込むプラスチック廃棄物の汚染量を削減できる可能性がある。

さらに、プラスチック廃棄物を利用可能な製品に変換することで、石油系炭化水素由来の新たなプラスチックの生産需要を低減できる可能性があります。副産物はリサイクルプラスチックとして再利用される可能性があります。

一部の研究者は、熱分解油をガソリンの代わりに車両燃料として使用できるかどうかを試験しています。熱分解中に生成されるガスは、熱分解反応器に燃料を供給するためのエネルギーを生成することさえ可能であり、これによりプロセスの自立性が向上し、外部エネルギー源の必要性が低減されます。

現在、熱分解生成物の約15%～20%が新たなプロピレンとエチレンにリサイクルされ、大部分（約80%～85%）はディーゼル燃料、水素、メタン、その他の化学物質になります。

プラスチックの熱分解は有望ではあるものの、課題も抱えています。熱分解プラントの設置と運転コストは高額です。このプロセスの収益性は、適切なプラスチック廃棄物の入手可能性、生産される油やガスに対する市場の需要、そして反応炉の運転に必要なエネルギーと人員のコストに左右されます。

もう一つの問題は品質管理です。ほとんどの種類のプラスチックは熱分解しますが、プラスチックの種類によって生成される油の化学組成は異なります。業界がどの種類のプラスチックに着目し、それぞれの油からどのように新しい材料を生み出せるかを判断するには、科学者がこれらの油の組成を理解する必要があります。