Using algae to try and solve plastic problem

By Babetta L. Marrone

プラスチックがない世界を想像してみてください。建設や電子機器から輸送や包装まで、あらゆるところにあります。 全体的な強度と耐久性により、プラスチックはとても便利ですが、同時にプラスチックは汚染の主な原因ともなっています。

カリフォルニア大学サンタバーバラ校の国立生態学分析・合成センターの研究によると、毎年 1300 万トンものプラスチックが海洋に流れ込んでいるそうです。 また、この研究によると、世界で年間3億トン生産されるプラスチックのうち、約2分の1が一度しか使用されていないことがわかりました。 これらの数字を踏まえて考えると、2014 年に米国だけで 1,000 億本以上のペットボトル飲料が販売され、リサイクル努力にもかかわらず、米国の公害の 14% を占めています。

プラスチックは埋立地や海洋で分解されるまでに最大 1,000 年かかると言われています。 この問題に対処するため、ロスアラモス国立研究所の科学者たちは、耐久性があるだけでなく、容易に生分解できるプラスチックを持続的に製造するための代替方法を開発しました。 プラスチックは合成で、一般に有機ポリマーとして知られているものから構成されています。 このようなポリマーは、一緒にリンクされたより小さい、同一の分子から作られています。 あるポリマーは自然で起こり(例えばセルロースは、砂糖の分子から成っている)、他は人工的に作られる(ナイロン、テフロンおよびポリ塩化ビニール、より一般にPVCとして知られているように)。

合成プラスチックを製造するのに石油を使用するよりむしろ、ロスアラモスは代替で環境に優しい資源-藻に注目している。 藻類はすでに燃料用の代替エネルギー資源として実行可能ですが、一般にバイオポリマーとして知られる、強くて耐久性があり、石油ベースの同種のものよりも早く分解される生物ベースのポリマーを作るための基材として有用であることが証明されるかもしれません。 藻類には多くの種類があり、微細なもの（青緑色のためシアノバクテリアと呼ばれる藍藻など）から、長さ100フィート以上に成長する大型の海藻まであります。 生分解性プラスチックの製造に最適な種類を絞り込むために、研究所の3つのチームが別々の目標を追求しています。

生物学者を中心とする1つのチームは、あらゆる種類の藻類に見られる生物学的特性を調査しています。 特に、各藻の遺伝的構成、つまり、生体高分子を作るためのビルディングブロックを合成するのに必要なすべての生物学的情報を含むゲノムに関心を持っている。 化学者を中心とする 2 番目のチームは、石油由来のプラスチックと同等の強度と耐久性を持ちながら、はるかに速く分解される新しいバイオポリマーを発見、設計、製造するために必要な化学プロセスを解明している

こうした情報の山に取り組むには何十年もかかるため、3番目のチームは機械学習分析を応用して作業をスピードアップしています。

藻類の生物学と高分子化学の豊かで広大な景観を利用することにより、私たちは、革命的な新しいバイオプラスチックの基礎となる新世代のバイオポリマーを設計するためのフレームワークを作成する予定です。 このようなバイオプラスチックは、カリフォルニア沖の「太平洋ゴミベルト」のような問題を起こさなくなるかもしれない。 このゴミの海域はテキサス州の2倍の広さがあり、海の生物の6倍ものプラスチックが存在しています。

ロスアラモス国立研究所のバイオエネルギーおよびバイオーム科学グループの上級科学者である Babetta L. Marrone は、ロスアラモスから資金提供を受けた新しいプロジェクト “Biomanufacturing with Intelligent Adaptive Control (BioManIAC)” の主任研究員です。 彼女はまた、ロスアラモスのバイオ燃料プログラムマネージャーを務め、エネルギー省のバイオエネルギー技術室が資金提供するプロジェクトを監督しています。

This story first appeared in the Santa Fe New Mexican.

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