RMIT大学の研究者らは、廃水からマイクロプラスチックとナノプラスチックの95％以上を約1時間で除去できる再利用可能な磁性材料を開発した。この材料は、パーフルオロアルキル物質やポリフルオロアルキル物質、重金属、医薬品など、その他の様々な汚染物質も捕捉する。化学工学ジャーナルに掲載されたこの研究は、研究チームが2022年に初めて発表した研究成果をさらに発展させたものである。
マイクロプラスチック問題の深刻さは周知の事実である。プラスチック粒子は現在、世界中の飲料水、食物連鎖、そして人間の血流中に存在している。1マイクロメートル以下のナノプラスチックは、特に大規模な対策が困難であることが判明している。このサイズの粒子を大規模に除去するための確立された方法は、今のところ存在しない。
素材が何をするか
この吸着剤は、実験室試験において30ナノメートルという微細な粒子まで除去しました。これは、従来のろ過システムではほとんど対応できないサイズ範囲です。処理開始後15分以内に汚染物質の約80％が除去されました。ほとんどの自治体下水処理場は厳しい時間サイクルで稼働しているため、この処理速度は非常に重要です。
この素材は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルなど、一般的な複数のプラスチックの種類において優れた性能を発揮した。淡水と塩水の両方で効果を維持した。プラスチック以外にも、研究者らは水銀、クロム、銅、合成染料、イブプロフェンについても高い除去率を確認した。
RMIT大学のニッキー・エシュティアギ教授は、ナノプラスチックの捕捉は重要な前進だと述べた。「ナノプラスチックを除去するための確立された大規模な解決策はまだない」と彼女は語った。筆頭著者のムハンマド・ハリス博士は、この材料はマイクロプラスチックとナノプラスチックを迅速に除去するために特別に設計されたと述べた。
工業試験および磁気回復
研究チームは、合成繊維汚染の大きな原因である工業用洗濯排水でこの技術を試験した。界面活性剤や有機物が水中に存在するにもかかわらず、この材料はポリエステルマイクロファイバーと染料の88％以上を除去した。これは非常に意義深い結果である。洗濯排水は化学的に複雑であり、多くの処理方法はそのような条件下では性能が低下する。
カナダのOne Eye Industries社と共同開発した試作システムでは、吸着剤を水から磁気分離し、使用後に迅速に回収できることが実証された。磁気回収は、商業展開における主要な障壁を克服するものである。材料を効率的に回収・再利用できない場合、大規模展開時の運用コストは法外なものとなる。
製造工程も大幅に改善された。研究チームは現在、より少ない高価な原料を使用し、室温で材料を製造している。研究者によると、製造コストは以前のバージョンに比べて約75％削減されたという。この材料は複数回再利用できる。
商業的な道筋と規制環境
RMITは、ビクトリア州ジーロングに拠点を置く先住民所有企業であるFire and Test Australasiaと、初期段階の商業協議を開始した。この提携は、地域規模のアプリケーションを含む、雨水および廃水処理を対象としている。研究者らはまた、米国市場の事業者を顧客に持つStar Water Groupとも協力している。
米国に重点を置くのには明確な理由がある。近年、米国の規制当局はマイクロプラスチックとPFASの両方に関する基準を強化してきた。新たな規制への対応を迫られる自治体や産業界の事業者からは、高度な処理方法への需要が高まっている。高い捕捉性能と低コストの磁気回収を組み合わせたこの手法は、そうした環境において商業的に実現可能なものとなるだろう。
この技術は分散型システムにおいても可能性を秘めている。多くの地域では大規模な処理インフラが整備されていない。迅速に作用し、クリーンな回収が可能で、低コストで生産できる材料は、従来型の処理施設が実用的でない小規模コミュニティや遠隔地にとって有益となるだろう。
現状
これまでに発表された結果は、実験室およびプロトタイプの試験によるものです。実験室での性能評価から、自治体や産業施設での本格的な展開への移行には、また別の工学的および規制上の課題が伴います。研究者らは、商業パートナーが現在これらの課題を検討していることを認めています。
プラスチック汚染と残留性化学物質汚染は、規制当局や投資家の懸念事項としてますます重複するようになっている。水道事業者、繊維メーカー、工業用水利用者は、信頼できる処理戦略を示すよう、ますます強い圧力を受けている。マイクロプラスチック、ナノプラスチック、重金属、PFASを同時に処理し、かつ事業者が実際に利用できる処理時間内で処理できる材料は、現場規模での性能が実験室データと一致すれば、幅広い分野で応用可能となるだろう。
