マイクロプラスチック：AIと光触媒反応は役立つか？2023年の概観

人工知能（AI）はデータ分析、創薬、作業の自動化を支援でき、環境研究にも役立ちます。本稿は2023年時点の概観として、ウォータールー大学によるマイクロプラスチックの識別研究と、ほかの研究の方向性を紹介します。

マイクロプラスチックの理解

AIの役割を見る前に、マイクロプラスチックとは何か、人や環境にどのような潜在的リスクがあるのかを理解しておきましょう。

マイクロプラスチックとは何か？

マイクロプラスチックは大きさが5ミリメートル未満のプラスチック粒子です。大型の廃プラスチックの細片化、パーソナルケア製品の微小ビーズ、洗濯で抜け落ちる合成繊維などに由来します。

プラスチックの広範な利用に伴い、海、淡水、大気中でも見つかっています。小さいため生態系間を移動しやすく、環境から取り除くことが難しくなります。

潜在的なリスク

小ささと残留期間の長さが懸念されています。動物が粒子を飲み込むと食物連鎖に入る可能性があります。物理的・化学的影響は組成、大きさ、曝露量に左右され、粒子が周囲の汚染物質を保持することもあります。研究者はすでにヒトの胎盤でマイクロプラスチックを検出したと報告しています。ただし、粒子の存在だけで胎児への害が証明されるわけではありません。

広い分布と分解の遅さは生態系への蓄積を促し、長期的な環境上の懸念につながります。

人の健康への影響の範囲は引き続き研究されています。粒子が見つかったこと自体は、特定の病気の原因である証明にはなりません。

極端な気象による拡散

研究によると、ハリケーンはマイクロプラスチックの拡散を促す可能性があります。カナダの研究者は測定により、2021年のハリケーン「ラリー」通過時、ニューファンドランド沿岸の1地点で、1日・1平方メートル当たり最大113,569 ± 29,215個の粒子が沈着したと報告しました。陸上の特定地点における大気沈着の測定値であり、北大西洋全体の平均ではありません。

予備的研究と気流の経路モデルは、海が重要な供給源である可能性を示しました。ハリケーンが粒子を海から陸や遠隔地へ運べることを示す結果ですが、すべての人の曝露量を測定したものでも、特定の健康被害を証明したものでもありません。

マイクロプラスチックに対して何が行われているか？

世界各地の研究チームが、マイクロプラスチックを測定、削減、管理する方法を開発しています。以下では二つの研究例を紹介します。

人工知能

ウォータールー大学の学際的な研究チームは研究で、AIによるマイクロプラスチックの識別改善を説明しました。

PlasticNetは深層学習を使い、顕微FTIRの分光データからさまざまなプラスチックの固有の信号を認識します。こうした情報は、例えば次の分野に役立つ可能性があります。

• 排水処理
• 食品生産

正確な識別は、排水処理施設や食品生産者が汚染を評価し、適切な対策を選ぶ助けになります。

PlasticNetは地域の排水処理施設の試料から分離したマイクロプラスチックで試験されました。粒子を識別するもので、システム自体が水から除去するわけではありません。追加の学習と検証が次の課題でした。

光で駆動する光触媒反応

AIのほか、廃プラスチックを有用な化学物質へ変える光触媒反応も研究されています。アデレード大学のShizhang Qiao教授が参加したチームは、パラジウムを原子レベルで分散させた二酸化チタン触媒を使ってポリエチレンを調べました。

実験室では、まずポリエチレンを硝酸で前処理し、その後の光反応でエチレンとプロピオン酸を生成しました。特定の生成物に対する高い選択性は、すべてのプラスチックが完全にその生成物へ変わったことを意味しません。

ポリエチレンは一般的ですが、すべてのマイクロプラスチックがこの素材でできているわけではありません。この研究は、環境や人体に分散したマイクロプラスチックを直接除去する方法を実証したものではありません。

将来、AIがこうした反応の最適化や監視に役立つ可能性はあります。ただし、二つの研究ですでに実証された組み合わせの成果ではなく、今後の研究の方向性です。

あなたにできることは？

廃プラスチックの発生を抑えることは、環境へ流出する量を減らす助けになります。日常で考えられる工夫を紹介します。

使い捨てプラスチックの削減: 些細なことのように思えるかもしれませんが、ストロー、カトラリー、バッグなどの使い捨てプラスチックの使用は、人口全体でかなりの量になります。 再利用可能な選択肢に切り替えるだけで、目に見える違いを生むことができます。 なお、政府がこの問題に取り組むイニシアチブの例がすでにあります。

衣類の繊維を考える: 合成フリースはポリエチレンテレフタレート（PET）製であることが多く、プラスチック繊維を放出する場合があります。ウールなどの天然繊維はこの特定の発生源を避けられますが、総合的な環境負荷は生産、使用、手入れにも左右されます。

これらは習慣を変える二つの例です。ボトルなどを長く繰り返し使うことも、使用期間と方法に応じて廃棄物を減らせます。

関連企業

紹介した方法は研究段階です。以下の企業はリサイクルや代替プラスチックの分野で事業を行っていますが、PlasticNetや前述の光触媒方式を採用しているという意味ではありません。

*以下の数値は当初の2023年の概観に掲載された未更新の過去の記録であり、現在の企業価値ではありません。赤字企業の負のPERは意味のある評価指標になりません。最新の数値と企業の状況を確認してください。*

1. PureCycle Technologies, Inc.

PCT 価格チャート

PureCycleは溶媒、温度、圧力を使い、ポリプロピレンを解重合せずに色、臭い、不純物を除く精製技術を開発しています。2023年4月25日、アイアントン施設の機械設備の建設完了を発表しました。完全稼働時の公称能力は年間1億700万ポンドの再生樹脂であり、すでに達成した年間生産量ではありません。

2. Loop Industries, Inc.

LOOP 価格チャート

Loop Industries (LOOP )は解重合を使い、リサイクルが難しいPETやポリエステル繊維をモノマーに分解します。ロレアルは再生PETについてLoopとの提携を発表していました。一方、すでに公開されたロレアルの酵素リサイクルボトルはCarbiosの技術を利用していました。2023年発表のLoopとSK Geo Centricによる蔚山施設の提携は、2025年1月14日に終了しました。

3. Danimer Scientific, Inc

Danimer Scientificは、微生物が植物油から作るポリエステルなどのバイオプラスチックを開発していました。生分解性や堆肥化可能性は製品と適切な条件に左右されます。2020年にSPAC合併で上場しましたが、それ自体が継続的な成長の証明ではありません。2025年3月18日、Danimerと子会社は米連邦破産法第11章に基づく保護を申請しました。

おわりに

AIはマイクロプラスチックの識別を改善でき、光触媒反応は一部の廃プラスチックの活用に向けて研究されています。有効性、安全性、経済的な適用可能性には追加の評価が必要です。

継続的な研究は、より持続可能で環境に配慮した未来に貢献できるでしょう。