ポリマーを含む製品に対する消費者の需要の高まりに伴い、ポリマーが環境に与える影響も増大している。プラスチック汚染による生態系問題は、効果的な解決策が見出せないという懸念が高まっているにもかかわらず、依然として存在している。
1 次元、2 次元、または 3 次元のネットワークを形成できる繰り返し単位からなる化学構造は、ポリマーと呼ばれます。結合は、一般に水素と炭素で構成される繰り返し単位の重合によって形成されます。
ポリマーは DNA などの構造を含む天然物質ですが、ペットボトル、フィルム、カップ、繊維の製造に使用される合成材料を指すこともよくあります。
現在、ポリマーは日常生活のほぼあらゆる場面で使用されています。たとえば、その多くの用途の中には、家具、ウェアラブル技術、台所用品、自動車部品の製造などがあります。
オーダーメイドポリマーにはさまざまな商品があります。ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレンなどの特定の典型的な製品には、炭素原子と水素原子のみが含まれています。
ナイロンのように、繰り返し単位の主鎖として窒素原子を持つものもあれば、ポリ塩化ビニル (PVC) のように、全炭素主鎖に塩化物が結合しているものもあります。
ポリマーはその分子の完全性と構造により、多くの場合強くて軽く、熱、電気、およびほとんどの化学物質に耐性があり、石油から得られることが多いため、さまざまな製品の製造に使用するのに特に魅力的な材料です。
しかし、自然環境では、ポリマーは同じ性質のため、分解するのが非常に困難です。
ナイロンとポリプロピレンは、有用な物理的特性を備えた合成ポリマー繊維の例です。たとえば、高い比表面積を提供し、機械的品質を向上させます。
人造の合成繊維は、石油化合物を化学修飾して得られるものがほとんどです。半結晶性ポリマーは、さまざまな断面形状に延伸および押出される最も一般的なタイプです。
サブマイクロメートルの合成ポリマー繊維も、最近では多くの研究の対象となっており、組織工学や創傷治療などの医学への応用が検討されています。
ポリマーは、その多様な物性や製造・生産工程における汎用性の高さから、ますます広く利用されるようになっている。プラスチックやポリマーのない日常生活は、もはや想像しがたい。
ポリマーはプラスチックの主成分である。しかしながら、プラスチックの使用には環境への悪影響という重大な欠点がある。製造過程で生じるプラスチックやポリマーの環境への影響は、数多くの学術フォーラムや研究論文で取り上げられている。
しかし、完成したポリマー繊維の製造や、溶媒やポリマーの成分の抽出が環境にどのような影響を与えるかについてはあまり語られていません。
自然界では、プラスチックは分解されるまでに数百年かかることがあります。世界は現在、主にプラスチックごみと埋め立て廃棄物によって、数多くの環境問題に直面しています。
ポリマーの環境への影響
- 海洋中のポリマー
- マイクロプラスチック汚染
- ポリスチレンの環境への影響
- 食品模倣
- POPsの分泌
- 生産汚染
- 埋立地の蓄積
1. 海洋中のポリマー
海洋システムへのプラスチックごみの年間流入量は、100 年までに 250 億～2025 億 10 万トンに達すると推定されています。海洋生態系が直面する新たな環境問題トップ XNUMX の XNUMX つは、すべての海で見られる海洋ごみ中にプラスチック粒子が広範囲に存在することです。 。
プラスチックの蔓延、いわゆる「プラスチック汚染」は、海洋生物の生存に悪影響を及ぼし、海洋生態系の正常な機能に支障をきたすことが知られている。
プラスチック粒子は分解しにくく、摂取すると悪影響を及ぼすため、生物レベルで生化学的、生理学的、および行動的プロセスに影響を与えるという証拠があります。
摂取していない場合でも、ポリエチレン (PE) ベースのビーズなどの合成ポリマーは海洋環境で分解するのにほとんど時間がかからず、近くの海水中で有機物レベルの上昇と酸化基の形成につながります。
プラスチック粒子の影響に対する一般の認識が高まるにつれ、ポリマーベースのプラスチックが海洋生息地に及ぼす全体的な影響がさらに知られるようになってきています。
2. マイクロプラスチック汚染
マイクロプラスチック (MP) として知られる小さなプラスチック粒子は、廃棄品から頻繁に発見されます。一次マイクロプラスチックは小さなプラスチックの粒子で構成されており、エアブラスト装置、洗顔料、薬剤送達システムなど、さまざまな製品に使用されています。
逆に、二次マイクロプラスチックは、一次マイクロプラスチックなどのより大きなプラスチック物体が分解した後に残る微小なプラスチック片です。
魚や人間などの生物にとって、マイクロプラスチックは小さな障害を引き起こすだけだが、大量に蓄積されると致命的となる可能性がある。
研究によると、マイクロプラスチックは人間の細胞に重大な損傷を与え、がん、呼吸器疾患、出生異常などの深刻な健康問題に関連していることがわかっています。
3. 環境への影響 ポリスチレン
発泡ポリスチレンフォームは製造コストは安いかもしれないが、人々と環境にとって大きな代償を伴う。プラスチックフォームは生分解されないため、野生生物にとって脅威となる。
発泡プラスチックは、より小さな破片に分解されて生態系に入り込み、動物はしばしばそれを食べ物と間違えます。これらの破片はカモメなどの野生動物に食べられるか、カモメの雛に与えられ、お腹がプラスチックで満たされます。
これらの生き物はお腹がプラスチックの破片でいっぱいなので空腹を感じず、おそらく餓死するか、自分自身に取り返しのつかない害を及ぼす可能性があります。発泡ポリスチレンは浮遊性の素材であり、水路を漂うことで世界中の動物に被害を与える可能性があります。
ポリスチレンフォームは、その化学組成ゆえに人々の健康にも影響を与えます。米国保健福祉省は、ポリスチレンの主要成分の一つであるスチレンが、ヒトに対して発がん性を持つ可能性があると判断しています。
この化学物質がポリスチレン製の容器で提供される食品や飲料に浸透すると、人の健康に重大な危険をもたらします。発泡スチロールやその他のスチレン製品を製造する人にとっては、重大な健康被害があります。多くの労働者がさまざまな製品を製造するときに行うように、スチレンを吸い込むと神経系に長期的な損傷を引き起こす可能性があります。
膨張したポリスチレンフォームは、プラスチック汚染の主要な原因の一つです。大量のゴミとなって環境や埋立地を汚染し、人や動物の健康を脅かしています。私たちがすべきことは、使用をやめることだけです。
4. 食品の模倣
米国国立衛生研究所によると、毎年数百万羽の海鳥が、食品と間違えられた合成ポリマーの摂取により死亡しており、これは合成ポリマーの汚染に関連する最も一般的な環境問題の一つとなっている。この情報は海鳥種の 44% に関係します。
魚や甲殻類の個体数を調節するという重要な生態学的役割のため、シギ・シギ類の広範囲にわたる絶滅は生態系に深刻な脅威をもたらしています。
5. POPsの分泌
POP、つまり残留性有機汚染物質は、環境中に長期間残留する毒素として認識されています。これらの例には、トキサフェンおよび DDT 殺虫剤が含まれます。
太平洋大学の研究者は 2007 年に北太平洋の沿岸地域で採取した合成ポリマーを検査し、各サンプルに危険な毒物が含まれていることを発見しました。
これらの人工ポリマーは、消費されると魚や野生生物に有毒な化学物質を継続的に分泌するため、人間に食料を提供する海洋漁業の健康に脅威をもたらします。
6. 生産汚染
明らかに海洋を汚染することに加えて、合成ポリマーの製造は環境に悪影響を与える可能性があります。
環境作業部会組織が提供した証拠によると、デュポン化学会社はテフロン製造に使用される汚染物質を数十年にわたって地元の流域に流出させた。
米国環境保護庁は、この物質は魚のエラに蓄積し、食物連鎖を急速に上流に移動する可能性があると述べています。
7. 埋立地の蓄積
合成ポリマーは海洋に残留しやすく、製造過程で水質汚染を引き起こすだけでなく、埋立地に廃棄されることが多いため、陸上でも深刻な問題を引き起こします。埋立地では、数十年にわたって毒素がゆっくりと土壌に漏れ出し続けるからです。
Clean Air Council 組織によると、米国人だけが年間に使用する 1 億枚の合成ポリマー製ビニール袋のうち、リサイクルされるのは 102.1% 未満です。
土壌への有毒化合物の放出が遅いことに加えて、これらの合成ポリマーは耐久性が高く、非生分解性であるため、合成ポリマーの使用が継続し増加する限り、追加の埋立地スペースが常に必要となります。
結論
ポリマーは生活のどの時点でも環境に重大な影響を与える可能性があります。石油の採掘には多量のエネルギーが消費され、漏出する可能性があり、地域の生態系に直ちに悪影響を及ぼします。
製品の製造後、原料を作成するための油の処理には多量のエネルギーが必要であり、人にも環境にも危険なガスが発生する可能性があります。
これらのプロセスは再生可能エネルギー源によって稼働されない可能性があり、再生可能エネルギー源は温室効果ガスを大気中に放出し、気候変動を悪化させる。
市販のポリマーの大部分は生分解性ではないため、使い捨てプラスチックは公共の場所や地域の生息地を詰まらせる可能性があります。また、数十年にわたって持続することもあります。
顧客によるポリマー製品の適切な廃棄は、埋め立て処分につながる可能性があります。ポリマーのリサイクルでさえ、多くのエネルギーと化学物質を必要とするため、温室効果ガスや有害なガスの発生リスクが高まります。
これまで見てきたように、プラスチックの使用と生産は環境に悪影響を及ぼし、ゴミの生産と温室効果ガスの排出に貢献します。堆肥化可能で生分解性のプラスチックの使用はますます一般的になってきています。
これらの物質は、プラスチックの製造および使用の結果、環境中でより早く分解され、ゴミの発生が少なくなるように作られています。