バイオプラスチック

バイオプラスチックは、再生可能なバイオマス資源から生産されるプラスチック材料です。歴史的には、シェラックやセルロースなどの天然素材から作られたバイオプラスチックが最初のプラスチックでした。19世紀末以降、石油や天然ガスから得られる化石燃料プラスチックに取って代わられてきました（化石バイオマスは、短期間で再生可能とは見なされていません）。今日、バイオエコノミーと循環型経済の観点から、バイオプラスチックは再び注目を集めています。従来の石油ベースのポリマーは、バイオプラスチックと混合され、「バイオアトリビュート」または「マスバランス」プラスチック製品を製造することが増えているため、バイオプラスチックと他のプラスチックの違いを定義するのは難しいかもしれません。^[1]

バイオプラスチックは次のように製造できます。

• 多糖類（例：コーンスターチまたは米デンプン、^[2]セルロース、キトサン、アルギン酸）およびタンパク質（例：大豆タンパク質、グルテン、ゼラチン）を含む天然バイオポリマーから直接加工する。
• 植物または動物由来の糖誘導体（乳酸など）と脂質（植物性脂肪や油など）からの化学合成、
• 糖や脂質の発酵、
• 微生物や遺伝子組み換え植物によるバイオテクノロジー生産（例：ポリヒドロキシアルカン酸（PHA））^[3]

バイオプラスチックの利点の1つは、化石燃料を原料として使わないことです。化石燃料は有限で世界的に不均等に分布しており、石油政策や環境への影響と関連しています。バイオプラスチックは、これまで使われていなかった廃棄物（わら、木片、おがくず、食品廃棄物など）を活用できます。ライフサイクル分析研究によると、バイオマスを原料としてエネルギー生産に使用する場合など、一部のバイオプラスチックは化石プラスチックよりも炭素フットプリントが低いことがわかっています。ただし、他のバイオプラスチックのプロセスは効率が低く、化石プラスチックよりも炭素フットプリントが高くなります。^{[4] [5] [6] [7]}

プラスチックが分解可能か非分解性（耐久性）かは、原料を構成するバイオマスが化石化しているかどうかではなく、分子構造によって決まります。バイオPETやバイオポリエチレン（化石由来のポリエチレンテレフタレートやポリエチレンのバイオベース類似体）などの耐久性のあるバイオプラスチックと、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリヒドロキシアルカノエートなどの分解性バイオプラスチックの両方が存在します^[8]。^{[9] [10]バイオプラスチックは、}プラスチック汚染を避けるために、化石由来のプラスチックと同様にリサイクルする必要があります。 「ドロップイン」バイオプラスチック（バイオポリエチレンなど）は、既存のリサイクルストリームに適合します。一方、生分解性バイオプラスチックを現在のリサイクルストリームでリサイクルすると、選別のコストが上昇し、リサイクル物の収量と品質が低下する可能性があるため、追加の課題が生じます。しかし、生分解性バイオプラスチックの廃棄方法としては生分解だけが許容できるわけではなく、環境の観点からは機械的リサイクルや化学的リサイクルが好まれることが多い。^[11]

生分解性は、農業用マルチなどの特定の用途では、寿命を終えたプラスチックの代替となる可能性があるが、生分解の概念は多くの人が考えるほど単純ではない。生分解に対する感受性はポリマーの化学的骨格構造に大きく依存しており、バイオプラスチックはそれぞれ異なる構造を持っているため、環境中のバイオプラスチックが容易に分解するとは考えられない。逆に、生分解性プラスチックは化石燃料から合成することもできる。^{[4] [12]}

2018年の時点で、バイオプラスチックは世界のプラスチック生産量の約2％を占めています（3億8000万トン以上）。^[13] 2022年には、商業的に最も重要なタイプのバイオプラスチックは、 PLAとデンプンベースの製品でした。^[14]バイオプラスチックに関する継続的な研究、バイオプラスチック企業への投資、化石ベースのプラスチックに対する監視の強化により、一部の市場ではバイオプラスチックがより優位になりつつあり、化石プラスチックの生産量も着実に増加しています。

国際純正応用化学連合はバイオベースポリマーを次のように定義しています。

バイオマスから得られる、またはバイオマスから得られるモノマーから生成されるバイオベースポリマーで、完成品への加工の過程のある段階でフロー成形することができます。

注1：バイオプラスチックは、一般的に化石資源由来のポリマーの対義語として使用されます。

注 2 : バイオプラスチックは、バイオマスから得られるあらゆるポリマーが環境に優しいものであることを示唆しているため、誤解を招きます。

注 3 : 「バイオプラスチック」という用語の使用は推奨されません。「バイオベースポリマー」という表現を使用してください。

注4 ：石油由来のポリマーに類似したバイオベースのポリマーは、それぞれのライフサイクルアセスメントの比較が有利でない限り、環境に関して優位性を意味するものではない。^[15]

バイオプラスチックの商業的用途はほとんどなく、コストと性能に問題が残っています。典型的な例はイタリアで、2011年に特定の法律が導入されて以来、生分解性プラスチックバッグが買い物客に義務付けられています。^{[16]構造材料の他に、}電流を流すことが期待される電気活性バイオプラスチックが開発されています。^[17]

バイオプラスチックは、包装材、食器、カトラリー、鍋、ボウル、ストローなどの使い捨て製品に使用されています。 ^[18]

バイオポリマーは、より一般的な石油化学コーティングではなく、紙のコーティングとして利用できます。^[19]

ドロップインバイオプラスチックと呼ばれるバイオプラスチックは、化学的には化石燃料由来のプラスチックと同一ですが、再生可能な資源から作られています。例としては、バイオPE、バイオPET、バイオプロピレン、バイオPP、^[20]、バイオベースナイロンなどがあります。^{[21] [22] [23]}ドロップインバイオプラスチックは、既存のインフラストラクチャを使用できるため、技術的に実装が容易です。^[24]専用のバイオベース経路により、従来の化学反応では得られない製品を生産することができ、化石ベースの代替品と比較して、ユニークで優れた特性を持つ製品を作成できます。^[23]

熱可塑性デンプンは最も広く使用されているバイオプラスチックであり、バイオプラスチック市場の約50％を占めています。^{[25]単純なデンプンバイオプラスチックフィルムは、}デンプンをゼラチン化して溶液キャストすることで自宅で作ることができます。^{[26]純粋なデンプンは}湿気を吸収できるため、製薬業界での薬物カプセルの製造に適した材料です。ただし、純粋なデンプンベースのバイオプラスチックは脆いです。グリセロール、グリコール、ソルビトールなどの可塑剤を追加して、デンプンを熱可塑性的に処理することもできます。^[27]結果として得られるバイオプラスチック（「熱可塑性デンプン」とも呼ばれる）の特性は、これらの添加剤の量を調整することで、特定のニーズに合わせて調整できます。従来のポリマー処理技術を使用して、デンプンをバイオプラスチックに加工できます。たとえば、押し出し、射出成形、圧縮成形、溶液キャストなどです。^[27]デンプンバイオプラスチックの特性は、アミロース/アミロペクチン比に大きく影響されます。一般的に、高アミロースデンプンは優れた機械的性質を示します。^{[28]しかし、高アミロースデンプンは糊化温度が高く[29]} 、溶融粘度も高いため、加工性が低くなります。^[30]

デンプンベースのバイオプラスチックは、生分解性ポリエステルとブレンドされることが多く、デンプン/ポリ乳酸^[31]、デンプン/ポリカプロラクトン^[32]、またはデンプン/エコフレックス^{[33] （} BASF ^[34]が製造するポリブチレンアジペート-コ-テレフタレート）ブレンドが製造されます。これらのブレンドは工業用途に使用され、堆肥化も可能です。ロケットなどの他のメーカーは、他のデンプン/ポリオレフィンブレンドを開発しました。これらのブレンドは生分解性ではありませんが、同じ用途に使用される石油ベースのプラスチックよりも炭素フットプリントが低くなっています。^[35]

デンプンは安価で、豊富で、再生可能です。^[36]

デンプン系フィルム（主に包装用）は、主にデンプンと熱可塑性ポリエステルをブレンドして作られ、生分解性で堆肥化可能な製品を形成します。これらのフィルムは、特に雑誌のラッピングやプチプチフィルムなどの消費財の包装に使用されています。食品包装では、これらのフィルムはパンや果物、野菜の袋として使用されています。このフィルムを使用した堆肥化バッグは、有機廃棄物の選別収集に使用されています。^[36]さらに、デンプン系フィルムは紙としても使用できます。^{[37] [38]}

デンプンベースのナノ複合材料は広く研究されており、機械的特性、熱安定性、耐湿性、ガスバリア性の向上が示されています。^[39]

セルロースバイオプラスチックは、主にセルロースエステル（セルロースアセテート、ニトロセルロースを含む）とセルロイドなどのその誘導体です。

セルロースは、大幅に改質すると熱可塑性になることがあります。その一例はセルロースアセテートですが、これは高価なため包装にはほとんど使用されません。しかし、セルロース繊維をデンプンに加えると、デンプンよりも親水性が低いため、機械的特性、ガス透過性、耐水性が向上します。^[36]

バイオプラスチックは、さまざまなタンパク質から作ることができます。例えば、小麦グルテンとカゼインは、さまざまな生分解性ポリマーの原料として有望な特性を示しています。^[41]

さらに、大豆タンパク質もバイオプラスチックの別の原料として検討されています。大豆タンパク質は100年以上にわたってプラスチック製造に使用されてきました。たとえば、オリジナルのフォード車のボディパネルは大豆ベースのプラスチックで作られていました。^[42]

大豆タンパク質ベースのプラスチックは、水に敏感で比較的コストが高いため、使用が困難です。そのため、大豆タンパク質と既存の生分解性ポリエステルをブレンドすることで、水に対する敏感性とコストが改善されます。^[43]

脂肪族バイオポリエステルは主に、ポリ-3-ヒドロキシ酪酸(PHB)、ポリヒドロキシバレレート (PHV)、ポリヒドロキシヘキサノエート (PHH) などのポリヒドロキシアルカン酸(PHA)です。

ポリ乳酸（PLA）はトウモロコシ^[44]またはデキストロースから作られる透明なプラスチックです。表面的には、 PSのような従来の石油化学ベースの大量生産プラスチックに似ています。植物由来で、工業用堆肥化条件下で生分解します。残念ながら、非生分解性プラスチックと比較して、衝撃強度、耐熱性、バリア性（膜を介した空気輸送をブロックする）が劣っています。^[45] PLAとPLAブレンドは、通常、顆粒の形で提供されます。PLAは、フィルム、繊維、プラスチック容器、カップ、ボトルの製造に限定的に使用されています。PLAは、家庭用3Dプリンターの熱溶解積層法で使用される最も一般的なタイプのプラスチックフィラメントでもあります。

バイオポリマーの ポリ-3-ヒドロキシ酪酸（PHB）は、ブドウ糖、コーンスターチ^[46]、または廃水[ ^{47]を処理する特定の細菌によって生成される}ポリエステルです。その特性は、石油プラスチックポリプロピレン（PP）の特性に似ています。PHBの生産は増加しています。たとえば、南米の砂糖産業は、PHBの生産を工業規模に拡大することを決定しました。PHBは、主にその物理的特性によって区別されます。130℃を超える融点を持つ透明フィルムに加工でき、残留物なしで生分解されます。

ポリヒドロキシアルカン酸（PHA）は、自然界では糖や脂質の細菌発酵によって生成される線状ポリエステルです。細菌は炭素とエネルギーを蓄えるためにこれらを生成します。工業生産では、ポリエステルは、糖の発酵条件を最適化することで細菌から抽出され、精製されます。このファミリー内で 150 種類以上のモノマーを組み合わせることで、非常に異なる特性を持つ材料が得られます。PHA は他のプラスチックよりも延性が高く、弾性が低く、生分解性もあります。これらのプラスチックは医療業界で広く使用されています。

PA 11 は天然オイルから得られるバイオポリマーです。アルケマ社が商品化した Rilsan B という商標でも知られています。PA 11 はテクニカルポリマーファミリーに属し、生分解性ではありません。その特性はPA 12と似ていますが、製造中に温室効果ガスの排出と再生不可能な資源の消費が削減されます。耐熱性も PA 12 より優れています。自動車の燃料ライン、空気圧エアブレーキチューブ、電気ケーブルの防蟻被覆、フレキシブル石油ガスパイプ、制御流体アンビリカル、スポーツシューズ、電子機器部品、カテーテルなどの高性能アプリケーションで使用されます。

同様のプラスチックとして、DSM社がEcoPaXXという商標名で販売している、ヒマシ油から70%抽出されたポリアミド410（PA 410）がある。 ^[48] PA 410は、高融点（約250℃）、低吸湿性、およびさまざまな化学物質に対する優れた耐性などの利点を兼ね備えた高性能ポリアミドである。

ポリエチレンの基本的な構成要素（モノマー）はエチレンです。エチレンは化学的にエタノールに似ており、エタノールから抽出することができます。エタノールはサトウキビやトウモロコシなどの農業原料を発酵させて生産することができます。バイオ由来のポリエチレンは化学的にも物理的にも従来のポリエチレンと同一で、生分解性はありませんがリサイクル可能です。ブラジルの化学グループであるブラスケムは、サトウキビエタノールからポリエチレンを製造する方法を使用すると、生産されるグリーンポリエチレン1トンあたり2.15トンの_CO2を回収（環境から除去）できると主張しています。

遺伝子組み換えトウモロコシは一般的な原料なので、バイオプラスチックの一部がこれから作られているのも不思議ではありません。

バイオプラスチックの製造技術には、効率を最適化するために遺伝子組み換え作物や遺伝子組み換え細菌を使用する「植物工場」モデルがあります。

ポリアミンと環状炭酸エステルの縮合によりポリヒドロキシウレタンが生成される。^[49]従来の架橋ポリウレタンとは異なり、架橋ポリヒドロキシウレタンは、動的トランスカルバモイル化反応を通じて、原理的にはリサイクルや再加工が可能である。^[50]

植物や動物由来の油脂から、数多くのバイオプラスチックが合成されている。 ^[51] ポリウレタン、^{[52] [53]} ポリエステル、^[54] エポキシ樹脂^[55]および他の多くの種類のポリマーが、原油ベースの材料に匹敵する特性を持って開発されている。最近のオレフィンメタセシスの開発により、さまざまな原料をバイオモノマーやポリマーに経済的に変換できるようになった。^[56]伝統的な植物油や低コストの微細藻類由来の油の生産が増加しており、^[57]この分野には大きな成長の可能性がある。

2024年、ラマンナらは、エチルセルロースと植物油をベースにしたオレオゲルをOleoPlastと名付けた新しいバイオプラスチックとして発表しました。^[58]このバイオプラスチックは熱可塑性挙動を示し、リサイクル性と生分解性の両方を備えています。OleoPlastの主な利点は、機械的および物理的特性をカスタマイズできることと、射出成形、ホットプレス、押し出し、溶融フィラメント製造などのさまざまな加工技術との互換性があることです。

デンプン、セルロース、木材、砂糖、バイオマスなどの材料は、化石燃料資源の代替品としてバイオプラスチックを生産するために使用されています。これにより、バイオプラスチックの生産は、従来のプラスチック生産と比較して、より持続可能な活動となっています。^{[59] [60]}バイオプラスチックの環境への影響は、多くの異なる「グリーンさ」の指標（水の使用、エネルギーの使用、森林破壊、生分解など）があるため、しばしば議論されています。^{[61] [62] [63]}したがって、バイオプラスチックの環境への影響は、再生不可能なエネルギーの使用、気候変動、富栄養化、酸性化に分類されます。^[64]バイオプラスチックの生産は、温室効果ガスの排出を大幅に削減し、再生不可能なエネルギーの消費を減らします。^[59]世界中の企業も、バイオプラスチックを使用することで、製品の環境持続可能性を高めることができます。 ^[65]

バイオプラスチックは従来のプラスチックよりも再生不可能なエネルギーを節約し、従来のプラスチックに比べて温室効果ガスの排出量が少ないが、富栄養化や酸性化などの環境への悪影響もある。^[64]バイオプラスチックは従来のプラスチックよりも高い富栄養化の可能性を誘発する。^[64]工業的農業慣行中のバイオマス生産により、硝酸塩とリン酸塩が水域に浸透し、これが富栄養化、つまり水域の栄養素が過剰に豊富になるプロセスを引き起こす。^[64]富栄養化は、有害な藻類の大量発生を引き起こし、酸素のデッドゾーンを作り出し、水生動物を死滅させるため、世界中の水資源にとって脅威となっている。^[66]バイオプラスチックは酸性化も促進する。^[64]バイオプラスチックによって引き起こされる富栄養化と酸性化の大幅な増加は、バイオプラスチックを生産するための再生可能な原材料の栽培に化学肥料を使用することによっても引き起こされる。^[59]

バイオプラスチックのその他の環境影響としては、従来のプラスチックに比べて人間や陸生生物に対する生態毒性や発がん性が低いことが挙げられます。^[64]しかし、バイオプラスチックは従来の素材よりも水生生物に対する生態毒性が高くなります。^[64]バイオプラスチックやその他のバイオベースの素材は、従来のプラスチックに比べて成層圏のオゾン層の破壊を引き起こします。これは、バイオマス生産のための工業的農業で施肥する際に亜酸化窒素が排出されることによります。 ^[64]化学肥料は、特に作物がすべての窒素を必要としない場合に亜酸化窒素の排出を増加させます。^[67]バイオプラスチックの軽微な環境影響には、バイオプラスチックの製造に使用される作物に農薬を使用することによる毒性があります。^[59]バイオプラスチックは、収穫車両からの二酸化炭素排出も引き起こします。^[59]その他の軽微な環境影響としては、バイオマス栽培のための大量の水消費、土壌浸食、土壌炭素損失、生物多様性の損失などがあり、これらは主にバイオプラスチックに関連した土地利用の結果である。^[64]バイオプラスチック生産のための土地利用は、炭素隔離の喪失につながり、土地を既存の用途から転用することで炭素コストを増加させる^[68]

バイオプラスチックは非再生資源の消費と温室効果ガスの排出を削減するという点で非常に有利であるが、土地や水の消費、農薬や肥料の使用、富栄養化や酸性化などを通じて環境に悪影響を与える。したがって、バイオプラスチックと従来のプラスチックのどちらを選ぶかは、最も重要な環境への影響をどう考えるかによって決まる。^[59]

バイオプラスチックのもう一つの問題は、一部のバイオプラスチックが作物の食用部分から作られていることである。バイオプラスチックを生産する作物は人間の食糧としても使用できるため、バイオプラスチックは食料生産と競合することになる。^[69]これらのバイオプラスチックは「第1世代の原料バイオプラスチック」と呼ばれている。第2世代の原料バイオプラスチックは、非食用作物（セルロース原料）または第1世代の原料からの廃棄物（廃植物油など）を使用する。第3世代の原料バイオプラスチックは、原料として藻類を使用する。 ^[70]

あらゆるプラスチックの生分解は、固体/液体界面で起こるプロセスであり、液相中の酵素が固体相を脱重合します。^[71]特定の種類のバイオプラスチックや、添加物を含む従来のプラスチックは生分解できます。^[72]バイオプラスチックはさまざまな環境で生分解できるため、従来のプラスチックよりも受け入れられています。^{[73]バイオプラスチックの} 生分解性は、土壌、水生環境、堆肥など、さまざまな環境条件下で発生します。^[73]バイオポリマーまたはバイオ複合材料の構造と組成はどちらも生分解プロセスに影響を与えるため、組成と構造を変えると生分解性が向上する可能性があります。 ^[73]土壌と堆肥は、微生物の多様性が高いため、環境条件として生分解がより効率的です。^[73]堆肥化はバイオプラスチックを効率的に生分解するだけでなく、温室効果ガスの排出を大幅に削減します。^[73]堆肥環境におけるバイオプラスチックの生分解性は、可溶性糖分をさらに加えて温度を上げることで向上させることができる。^[73]一方、土壌環境では微生物の多様性が高く、バイオプラスチックの生分解が起こりやすい。^[73]しかし、土壌環境におけるバイオプラスチックは、生分解するためにより高い温度とより長い時間を必要とする。^[73]一部のバイオプラスチックは、水域や海洋システムでより効率的に生分解するが、これは海洋生態系や淡水に危険をもたらす。^[73]したがって、水域でのバイオプラスチックの生分解は、水生生物の死や不健康な水につながり、バイオプラスチックの環境への悪影響の1つとして指摘できると結論付けるのは正確である。

バイオプラスチックの概念は 20 世紀初頭に遡ります。しかし、研究者が天然資源から生分解性プラスチックの開発を始めた 1980 年代と 1990 年代に、大きな進歩がありました。建設業界は、より環境に優しい建築手法を求める世界的な動きに後押しされ、2000 年代後半にバイオプラスチックの可能性に注目し始めました。

近年、バイオプラスチックは耐久性、コスト効率、性能の面で大きな進歩を遂げています。バイオポリマーブレンドと複合材料の革新により、バイオプラスチックは断熱材から構造部品に至るまで、建築用途により適したものになりました。

絶縁

バイオプラスチックは、効果的で環境に優しい断熱材の製造に使用できます。ポリ乳酸（PLA）とポリヒドロキシアルカン酸（PHA）は、その熱特性と生分解性のため、この目的でよく使用されます。^[74]

フローリング

PLA や天然繊維から作られたバイオプラスチック複合材は、従来の床材に代わる耐久性と持続可能性に優れた代替品です。特に、二酸化炭素排出量が少なく、リサイクル可能であることが評価されています。

パネルとクラッディング

天然繊維とバイオポリマーの混合物から作られたバイオプラスチック パネルは、壁の外装材や間仕切り材として環境に優しい選択肢を提供します。これらの素材は軽量で耐久性があり、木材や石材などの伝統的な素材を模倣して設計できます。

型枠

バイオプラスチックはコンクリート鋳造用の型枠にますます多く使用されています。バイオプラスチックは、従来の材料と比較して、再利用性、軽量化、環境への影響の低減という利点があります。^[75]

強化

天然繊維やその他の材料で強化されたバイオプラスチック複合材は構造用途に使用でき、鋼鉄やガラス繊維に代わる持続可能な代替品となります。

二酸化炭素排出量の削減

バイオプラスチックは再生可能な資源から作られており、建設資材の二酸化炭素排出量を大幅に削減します。

生分解性

多くのバイオプラスチックは生分解性であり、ライフサイクルの終わりに廃棄物や環境汚染を減らすのに役立ちます。^{[76] [77]}

エネルギー効率

バイオプラスチックの生産には、従来のプラスチックに比べて一般的にエネルギー消費量が少なく、環境への影響がさらに軽減されます。

資源効率

バイオプラスチックを使用すると、化石燃料への依存を減らし、天然資源のより効率的な使用に貢献できます。

市場の成長

バイオプラスチック市場は、持続可能な建設資材の需要増加に牽引されて拡大しています。この成長は、メーカーとサプライヤーに新たな経済的機会をもたらします。^[78]

料金

バイオプラスチックは従来のプラスチックよりも製造コストが高いことが多く、コストに敏感な建設業界での普及を妨げる要因となる可能性があります。しかし、継続的な研究と技術の進歩により、時間の経過とともにコストが削減されると期待されています。

パフォーマンス

バイオプラスチックは大きな進歩を遂げていますが、一部の種類は強度、耐久性、紫外線や湿気などの環境要因に対する耐性の点で従来の材料にまだ遅れをとっています。^[79]

限定的なアプリケーション

現在、バイオプラスチックは建築分野における限られた用途に適しています。より要求の厳しい構造用途にバイオプラスチックの使用を拡大するには、さらなる開発とテストが必要です。

建設におけるバイオプラスチックの将来は有望であり、継続的な研究と革新により、その用途が拡大し、性能が向上する可能性があります。^[80]建設業界が持続可能性を重視するようになるにつれて、バイオプラスチックは環境に優しい建築材料の開発において重要な役割を果たすことになりそうです。^[81]

バイオプラスチックは、従来の建設資材に代わる持続可能で多用途な代替品であり、環境面でも経済面でも大きなメリットがあります。特にコストと性能面で課題は残っていますが、バイオプラスチック技術の継続的な進歩^[82]は、建設業界を変革し、より持続可能な未来に貢献する可能性を秘めています。

20世紀を通じて化学会社によって有機材料をベースとしたプラスチックが製造されていたが、バイオプラスチックに特化した最初の会社は1983年にマールボロ・バイオポリマーズとして設立された。しかし、マールボロやその後に続いた他のベンチャー企業は商業的な成功を収めることができず、長期的な経済的成功を確保した最初の企業は1989年に設立されたイタリアのノバモント社であった。^[83]

バイオプラスチックは、世界中で製造されるプラスチック全体の1％未満にとどまっています。^{[84] [85]}ほとんどのバイオプラスチックは、製造に必要な量以上の二酸化炭素排出量をまだ削減していません。^[86]毎年製造されるプラスチック2億5000万トンをバイオベースのプラスチックに置き換えるには、1億ヘクタールの土地、つまり地球上の耕作可能な土地の7％が必要になると推定されています。また、バイオプラスチックが寿命を迎えると、堆肥化可能として設計され、生分解性として販売されているものは、適切な堆肥化施設や廃棄物の選別がないため、多くの場合、埋め立て地に送られ、嫌気的に分解される際にメタンを放出します。^[87]

COPA（欧州連合農業組織委員会）とCOGEGA（欧州連合農業協力総委員会）は、欧州経済のさまざまな分野におけるバイオプラスチックの可能性を評価しました。

• 1855年: 最初の（劣悪な）リノリウムが製造される
• 1862年: ロンドン万国博覧会でアレクサンダー・パークスが世界初の熱可塑性プラスチックであるパー​​ケシンを展示。パーケシンはニトロセルロースから作られ、非常に優れた特性を持っていたが、極度の可燃性を示した。(ホワイト1998) ^[88]
• 1897年: 現在でも生産されているガラリスは、1897年にドイツの化学者によって開発された牛乳由来のバイオプラスチックです。ガラリスは主にボタンに使用されています。(Thielen 2014) ^[89]
• 1907年: レオ・ベークランドがベークライトを発明。その非伝導性と耐熱性により、国定歴史化学ランドマークに指定されました。ラジオや電話のケース、台所用品、銃器など、さまざまな製品に使用されています。(Pathak、Sneha、Mathew 2014)
• 1912年：ブランデンベルガーが木材、綿、麻のセルロースからセロファンを発明。（Thielen 2014） ^[89]
• 1920 年代: ウォレス・カロザースがポリ乳酸 (PLA) プラスチックを発見。PLA は製造コストが非常に高く、1989 年まで大量生産されませんでした。(Whiteclouds 2018)
• 1925年:ポリヒドロキシ酪酸はフランスの微生物学者モーリス・ルモワーニュによって単離され、特徴づけられた。
• 1926年：モーリス・ルモワーニュが細菌から作られた最初のバイオプラスチックであるポリヒドロキシ酪酸（PHB）を発明した。（Thielen 2014）^[89]
• 1930年代:ヘンリー・フォードが大豆から作った最初のバイオプラスチック自動車。(Thielen 2014) ^{[89] [90]}
• 1940-1945年: 第二次世界大戦中、多くの戦時物資にプラスチックが使用されたため、プラスチックの生産量が増加しました。政府の資金援助と監督により、米国のプラスチック生産量（バイオプラスチックに限らず）は1940-1945年に3倍になりました（Rogers 2005）。^[91] 1942年の米国政府の短編映画「試験管の中の木」は、第二次世界大戦の勝利と当時の米国経済においてバイオプラスチックが果たした大きな役割を描いています。
• 1950年代: アミロメイズ(アミロース含有量が50%を超えるトウモロコシ)の育種に成功し、商業用バイオプラスチックの用途が模索され始めました。(Liu、Moult、Long、2009) ^[92]安価な石油価格によりバイオプラスチックの開発は衰退していますが、合成プラスチックの開発は続いています。
• 1970年代: 環境運動によりバイオプラスチックの開発が促進された。(ロジャース 2005) ^[91]
• 1983年: バイオパルと呼ばれるバクテリアベースのバイオプラスチックを使用する最初のバイオプラスチック会社、マールボロバイオポリマーズが設立されました。(Feder 1985) ^[93]
• 1989年：パトリック・R・グルーバー博士がトウモロコシからPLAを作る方法を発見し、PLAのさらなる開発が行われました。（ホワイトクラウド 2018年）。大手バイオプラスチック会社、ノバマウントが設立されました。ノバマウントは、バイオプラスチックであるマタービをさまざまな用途に使用しています。（ノバマウント 2018年）^[94]
• 1990 年代後半: BIOTEC 社の研究と生産による TP デンプンと BIOPLAST の開発が、BIOFLEX フィルムにつながりました。BIOFLEX フィルムは、インフレーションフィルム押し出し、フラットフィルム押し出し、および射出成形ラインに分類できます。これらの 3 つの分類には、次のような用途があります。インフレーションフィルム - 袋、バッグ、ゴミ袋、マルチホイル、衛生用品、おむつフィルム、気泡フィルム、防護服、手袋、ダブルリブバッグ、ラベル、バリアリボン。フラットフィルム - トレイ、植木鉢、冷凍製品と包装、カップ、医薬品包装。射出成形 - 使い捨てカトラリー、缶、容器、演劇作品、CD トレイ、墓地用品、ゴルフティー、おもちゃ、筆記具。(Lorcks 1998) ^[95]
• 1992年：サイエンス誌で、シロイヌナズナという植物がPHBを生産できることが報告された。（ポワリエ、デニス、クロンパレンス、ナウラス、サマービル 1992）^[96]
• 2001年：メタボリックス社が、植物からバイオプラスチックを生産するモンサント社のバイオポール事業（元ゼネカ社）を買収。（バーバーとフィッシャー 2001）^[97]
• 2001年: ニック・タッカーは、エレファントグラスをバイオプラスチックのベースとして使用して、プラスチック製の自動車部品を製造しました。(タッカー 2001) ^[98]
• 2005年：カーギルとダウケミカルはネイチャーワークスとしてブランド名を変更し、PLAの大手生産者となる。（ペニシ 2016）^[99]
• 2007年：メタボリックス社はトウモロコシの糖発酵と遺伝子組み換え細菌から作られたミレルと呼ばれる初の100％生分解性プラスチックを市場テストしました。（ディグレゴリオ 2009）^[100]
• 2012年：海藻からバイオプラスチックが開発され、薬学研究誌に掲載された研究に基づいて、最も環境に優しいバイオプラスチックの1つであることが証明されました。（Rajendran、Puppala、Sneha、Angeeleena、Rajam 2012）^[101]
• 2013年：血液と糖類、タンパク質などの架橋剤（イリドイド誘導体、ジイミデート、ジオン、カルボジイミド、アクリルアミド、ジメチルスベリミデート、アルデヒド、第XIII因子、ジホモ二官能性NHSエステル、カルボニルジイミド、グリオキシル、プロアントシアニジン、ロイテリン）から得られるバイオプラスチックの特許が申請された。この発明は、バイオプラスチックを組織、軟骨、腱、靭帯、骨に使用したり、幹細胞の送達に使用したりすることで応用できる。（キャンベル、バージェス、ワイス、スミス 2013）^{[102] [103]}
• 2014年：2014年に発表された研究では、野菜廃棄物（パセリやほうれん草の茎、カカオの殻、米の殻など）を純粋なセルロースのTFA溶液と混ぜることでバイオプラスチックを作れることがわかった。（バイエル、グズマン・プジョル、エレディア・ゲレロ、セセラッチュ、ピニャテッリ、ルフィリ、チンゴラニ、アタナシオ 2014）^[104]
• 2016年：実験により、規制に適合する自動車バンパーは、バナナの皮を使ったナノセルロースベースのバイオプラスチックバイオマテリアルから作れることが判明した。（ホセイン、イブラヒム、アレイサ 2016）^[105]
• 2017年：リグノセルロース資源（乾燥植物質）から作られたバイオプラスチックの新しい提案。（Brodin、Malin、Vallejos、Opedal、Area、Chinga-Carrasco 2017）^[106]
• 2018年：イケアがバイオプラスチック家具の工業生産を開始（Barret 2018）、プロジェクト・エフェクティブがナイロンをバイオナイロンに置き換えることに焦点を当てる（Barret 2018）、果物から作られた最初の包装（Barret 2018）など、多くの開発が行われました。^[107]
• 2019年： 「韓国化学技術研究所」が5種類のキチンナノ材料を抽出・合成し、強い個性と抗菌効果を検証した。地中に埋めると、6ヶ月以内に100%の生分解が可能となった。 ^[108]

*これは包括的なリストではありません。これらの発明はバイオプラスチックの多用途性と重要な進歩を示しています。バイオプラスチックの新しい用途と発明はこれからも生まれ続けます。

欧州市場でプラスチック製品が堆肥化可能であると主張するには、EN 13432 工業規格を満たす必要があります。要約すると、この規格では複数のテストが要求され、12 週間以内の完成品の分解 (物理的および視覚的分解)、180 日以内のポリマー成分の生分解 (有機炭素から CO 2 への変換) 、_植物毒性、重金属など、合否基準が定められています。ASTM 6400 規格は米国の規制枠組みであり、同様の要件があります。

多くのデンプンベースのプラスチック、PLA ベースのプラスチック、およびコハク酸エステルやアジペートなどの特定の脂肪族芳香族共ポリエステル化合物は、これらの認証を取得しています。光分解性またはオキソ生分解性として販売されている添加剤ベースのバイオプラスチックは、現在の形ではこれらの基準に準拠していません。

プラスチックの堆肥化可能性を判定する ASTM D 6002 法では、「堆肥化可能」という言葉を次のように定義しています。

堆肥場で生物学的に分解され、視覚的に判別できず、既知の堆肥化可能な物質と一致する速度で二酸化炭素、水、無機化合物、バイオマスに分解されるもの。^[109]

この定義は、この言葉の従来の定義に反して、「堆肥化」のプロセスと、最終製品として腐植土/堆肥を生み出す必要性とを完全に切り離しているため、多くの批判を浴びました。この規格で規定されている唯一の基準は、堆肥化可能なプラスチックは、従来の定義で既に堆肥化可能であると判明している他のものと同じくらい速く消滅するように見える必要があるということです。

2011 年 1 月、ASTM は、プラスチック製造業者にプラスチックを堆肥化可能と表示するための法的信頼性を与えていた標準 ASTM D 6002 を撤回しました。その説明は次のとおりです。

このガイドでは、環境分解性プラスチックの堆肥化可能性を確立するための推奨基準、手順、一般的なアプローチについて説明しました。^[110]

ASTM はまだこの規格を置き換えていません。

ASTM D6866法は、バイオプラスチックの生物由来成分を認証するために開発された。大気と衝突する宇宙線は、炭素の一部が放射性同位体炭素14であることを意味する。大気中のCO _{2は植物の}光合成に使用されるため、新しい植物材料には炭素14と炭素12の両方が含まれる。適切な条件と地質学的時間スケールで、生物の残骸は化石燃料に変換される可能性がある。約10万年後には、元の有機材料に存在していた炭素14はすべて放射性崩壊を起こし、炭素12だけが残る。バイオマスから作られた製品には比較的高いレベルの炭素14が含まれるが、石油化学製品から作られた製品には炭素14が含まれない。材料（固体または液体）中の再生可能な炭素の割合は、加速器質量分析計で測定できる。^{[111] [112]}

生分解性とバイオベース含有量には重要な違いがあります。高密度ポリエチレン（HDPE）^[113]などのバイオプラスチックは、100％バイオベース（つまり、100％再生可能な炭素を含む）であるにもかかわらず、生分解性ではありません。それでも、HDPEなどのバイオプラスチックは、特にエネルギー生産のために燃焼する場合、温室効果ガスの削減に重要な役割を果たします。これらのバイオプラスチックのバイオベース成分は、バイオマス由来であるため、カーボンニュートラルであると考えられています。

ASTM D5511-12 および ASTM D5526-12 は、プラスチックの生分解性に関する ISO DIS 15985 などの国際規格に準拠した試験方法です。

• 石油を使わないプラスチック 米国における「グリーン」プラスチックの歴史と政治
• プラスチックと環境
• 「ベークライト社会の構築：発明理論に向けて」『技術システムの社会構築』 pp. 155-182
• マストリア、クリスティーナ。ジャクイント、ドメニコ。ガッツ、クリストフ。ペルベス、メッド・ナヒド。ハサン、シャディ・ワジ。ザラ、ティツィアーノ。リー・チーワン。ベルジョルノ、ヴィンチェンツォ。ナッデオ、ヴィンチェンツォ (2022)。 「プラスチック汚染: バイオプラスチックは正しい解決策ですか?」水。14 (22): 3596.土井: 10.3390/w14223596。
• Lackner , Maximilian; Mukherjee, Anindya; Koller, Martin (2023). 「「バイオプラスチック」とは何か？再生可能性、生合成、生分解 性、生体適合性の定義」。ポリマー。15 ( 24): 4695。doi : 10.3390/ polym15244695。PMC 10747977。PMID 38139947。 

• 中国の生分解性プラスチック市場の評価 2021-09-04 Archived at the Wayback Machine、2017年5月、GCiS China Strategic Research