研究者は、合成繊維が洗濯時に有害なマイクロプラスチックを放出するのを防ぐコーティングを開発しました

発行日: 2023 年 1 月 30 日

サファ・ジンジェ著

トロント大学の研究チームは、合成繊維を洗濯するときに落ちるマイクロプラスチック繊維の量を減らすソリューションを設計しました。

ファストファッション（環境に莫大なコストをかけて安価に作られた衣料品を大量に生産する産業）が蔓延する世界では、衣料品の3分の2以上が現在、ナイロン、ポリエステル、アクリル、レーヨンなどの合成繊維で作られています。 。

合成繊維で作られた衣類を洗濯機に入れると、クリーニングサイクルによって引き起こされる摩擦によって小さな裂け目が生じ、長さ 500 マイクロメートル未満のマイクロプラスチック繊維が切れて、洗濯物の排水溝を通って水路に入ります。粒子は除去が難しく、完全に分解されるまでに数十年以上かかることがあります。

しかし、T大学の研究者らは、この問題に対する滑りやすい解決策がすでにキャビネットにある可能性があると述べています。それは、多くの家庭用品に使用されているシリコンベースの有機ポリマーコーティングです。

ケビン・ゴロビン応用科学工学部の機械工学および産業工学の助教授である彼と彼のチームは、ポリジメチルシロキサン (PDMS) ブラシで作られた 2 層コーティングを作成しました。PDMS ブラシは、基板から成長して直鎖状の単一ポリマー鎖であり、ナノスケールの表面層。

Nature Sustainabilityに掲載された調査結果によると、チームが実施した実験では、このコーティングが繰り返しの洗濯後のナイロン衣類のマイクロファイバーの脱落を大幅に軽減できることが示された。

「私の研究室では、数年前からガラスや金属などの他の表面にこのコーティングを使用して研究を行っています」とゴロビン氏は言います。 「私たちが観察した特性の 1 つは、非常に滑りやすいということです。つまり、摩擦が非常に低いということです。」

PDMS は髪にツヤと滑りを与えるためにシャンプーに使用され、また瓶詰め時の液体の泡立ちを防ぐために油に含まれる食品添加物としても使用されます。

スディップ・クマール・ボルニゴロビン氏の研究室の博士研究員であり、この研究の筆頭著者でもあるゴロビン氏は、PDMSベースの生地仕上げ剤で洗濯サイクル中に発生する摩擦を軽減すれば、洗濯中に繊維がこすれて切れるのを防ぐことができると推論した。

研究者たちが研究中に直面した最大の課題の 1 つは、PDMS ブラシが生地上に確実に留まるようにすることでした。 本職はテキスタイルエンジニアであるラヒリは、布地の染料についての理解に基づいて分子プライマーを開発しました。

ラヒリ氏は、繰り返し洗濯した後も染色衣料品を色鮮やかに保つ原因となる接着の種類が、PDMS コーティングにも同様に機能すると考えました。

プライマーも PDMS ブラシも、マイクロプラスチック繊維の脱落を減らすために個別に機能するわけではありません。 しかし、これらを組み合わせることで、9 回の洗濯後のマイクロファイバーの放出を 90% 以上削減する強力な仕上がりが実現しました。

「PDMS ブラシは、現在使用されている多くのポリマーとは異なり石油由来ではないため、環境に優しいです」と、この研究でコノート新人研究賞を受賞したゴロビン氏は述べています。

「Sudip のプライマーを追加することで、当社のコーティングは衣服に残るほど堅牢になり、時間が経ってもマイクロファイバーの脱落を軽減し続けます。」

走査型電子顕微鏡で撮影した、9回の洗濯サイクル後のコーティングされていないナイロン生地（左上、右）とコーティングされたナイロン生地（左下、右下）の画像（画像提供：Sudip Lahiri）

PDMS は本来撥水性のある素材であるため、研究者らは現在、コーティングされた生地が汗をよりよく逃がすことができるように、コーティングを親水性にすることに取り組んでいます。 研究チームはまた、ポリエステルと合成繊維の混合物など、ナイロン生地を超えて研究を拡大しました。

「多くの繊維は複数の種類の繊維でできています」とゴロビン氏は言います。 「当社のコーティングがそれらの繊維すべてに同時に耐久的に接着できるように、正しいポリマー構造を配合することに取り組んでいます。」

合成繊維の洗濯から出るゴミは海、湖、川に蓄積して海洋生物を脅かし、食品や水道水に含まれることによって人間の食物連鎖に侵入する可能性があるため、世界中の政府がそのゴミを最小限に抑える方法を模索してきました。 一例として洗濯機のフィルターが挙げられます。これは、マイクロプラスチック繊維が水路に侵入するのを防ぐための主要な解決策として登場しました。 オンタリオ州では、州議会議員が州内の新しい洗濯機にフィルターを義務付ける法案を提出した。

「それでも、世界中の政府の取り組みを見てみると、そもそもマイクロプラスチック繊維の生成を阻止する傾向は見当たりません」とゴロビン氏は言う。

「私たちの研究は、問題に絆創膏を貼るのではなく、実際に問題を解決するという別の方向に進んでいます。」