農研機構は、生分解性プラスティックを分解する酵素を用いて、野菜の栽培に使う耐久性の高い生分解性農業用マルチフィルムを畑に敷いたまま、分解を加速させる方法を実証した。使用者が望むタイミングで分解を促進できるため、処理労力の低減やごみの削減に役立つという。

分解に時間がかかることが課題となっていた

生分解性プラスチックは、微生物の働きによって二酸化炭素と水に分解される分子を原料に用いた高分子化合物で、野菜を栽培する時に畑の表面を被覆する農業用資材であるマルチフィルムでの使用が増加している。栽培終了後に畑に鋤き込むだけで、土壌微生物が分解してくれるため、回収の手間やゴミ処理が不要となる。

ただし、使用中の意図しない分解を抑えるため、分解が比較的遅いポリブチレンアジペートテレフタレート（PBAT）を主成分とした製品や、より耐久性が高いポリ乳酸（PLA）を添加した製品も販売されている。こうした製品は、利便性が高い反面、使用後の分解が遅くなることから、使用者が望むタイミングで分解できないという課題を抱えているという。

市販のマルチフィルムにPaEの散布処理を実施

 
農研機構では、産総研・機能化学研究部門との共同研究などを通じ、生分解性プラスチック製のフィルムをPaEという酵素に浸漬すると、フィルムを構成する高分子鎖間の結合がランダムに切られて低分子化されることを確認していた。

今回の実証は、PaEの散布により強度の高い生分解性プラスチックであるPBATを分解できるのか、生産現場における市販の生分解性マルチフィルムの分解を加速できるのかという2点について試みたものである。


実証では、マルチフィルムの強度をはじめ、画像解析による穴や亀裂の大きさを数値化して、フィルムの変化を客観的に評価する方法を作成。屋外の畑地に展張した市販のマルチフィルム（黒）の表面にPaEの散布処理を実施した。


その結果、翌日にはマルチフィルムは薄くなり、目視およびミクロレベルでも亀裂が生じ強度が下がることがわかった。


さらに、PaE散布処理を行ったマルチフィルムを、翌日、耕うん機で鋤き込んだ後に目視で確認できる断片を回収したところ、フィルムの断片のサイズが小さくなり、総重量も減少していたとのこと。




なお、PaE散布処理の効果は、31℃程度（初夏）の気温や14℃程度（晩秋）の気温など、さまざまな温度条件下でも確認。また、素材の混合割合が異なる複数の生分解性マルチフィルムでも同様の効果が確認された。


農研機構は現在、県の農業試験場や民間企業、大学と共同で以下4つの研究に取り組んでいる。

• 分解酵素の量産化方法
• 酵素を散布処理したフィルムを畑に埋めた後の分解の検証
• 生分解性マルチフィルムと分解酵素を組み合わせた新しい栽培方法の開発
• 分解酵素と組み合わせて使用する新たな生分解性農業資材の開発

将来的には、生分解性のバイオマスプラスチックと、PaEなどの分解酵素を組み合わせた、プラスチックの循環利用を推進していきたい考えだ。


農研機構
https://www.naro.go.jp/index.html