| 研究課題/領域番号 |
21K03773
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 秋田県立大学 |
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研究代表者 |
境 英一 秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (70581289)
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| 研究分担者 |
きゅう 建輝 秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (40244511)
張 国宏 秋田県立大学, システム科学技術学部, 特任助教 (20866868)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | マイクロプラスチック / バイオプラスチック / バイオコンポジット |
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| 研究開始時の研究の概要 |
プラスチックごみによる環境汚染は深刻であり，それに加えて残留性有機汚染物質を吸着するマイクロプラスチックの存在が脅威となっている．バイオプラスチックは，生物から合成されるバイオマスプラスチックと，使用後に低分子物質に分解される生分解性プラスチックの総称であり，特に生分解機能を持つものは，環境中に放出されるプラごみ増加を緩和できるとして期待されている．しかし，これもまたマイクロプラスチック化が懸念されるものである．
本研究では，マイクロプラスチックの簡易な検出・分析法を開発し，それを基に環境負荷の低いバイオプラスチック複合材料の設計指針を提案することを目指している．
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| 研究実績の概要 |
本研究では，バイオプラスチック由来のものを含むマイクロプラスチックの簡易な検出・分析法として，構成成分の割合や変性に敏感に反応して変化する熱重量分析（TGA）による新しい手法を開発し，それを基に環境負荷の低いバイオプラスチック複合材料の設計指針を提案することを目的とする．2021年度はモデル試料による土壌中マイクロプラスチック分析法の開発を目標とし，2022年度はそれを基に，マイクロ“バイオ”プラスチックの検出法確立と生分解性評価へと展開する．最終年度である2023年度では，ここまでで開発した手法を基にしてバイオプラスチック複合材料の新しい設計指針を提案する．
本年度は，マイクロ“バイオ”プラスチックの検出法確立と生分解性評価への展開を目標として，Bio PBS，PLAのようなモデルマイクロ“バイオ”プラスチック粉末を1～20wt%の濃度で添加してモデル試料とし，実験を行った．昨年度と同様にマイクロプラスチックは市販のペレットとフィルムをドライアイスと共に粉砕機に投入することで粒径100μm以下に粉砕したものとし，提案法による定性・定量分析に供した．
結果として，バイオプラスチックについても提案法での識別が可能であることが確認できた．また，検量線から検出限界を導出することができた．また，その検量線とTMLの値からおおよその含有量が推定でき，定量分析の可能性が示唆された．さらに，DTG曲線のピーク面積から含有量を求めることもできた．土壌中での生分解性評価へ展開については基礎的な検討をすることはできたが，長時間での評価が必要なため，引き続き検討予定である．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
計画していた内容については着手できており，結果についても推定通りの内容が得られている．しかし，生分解性評価への展開についてはもう少し長時間の評価が必要なため，次年度も継続して検討していくが，おおむね順調に進展していると言える．
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| 今後の研究の推進方策 |
2023年度はマイクロ“バイオ”プラスチックの検出と生分解性の評価法を基に，バイオプラスチック複合材料のマイクロプラスチック化と生分解性を評価する．複合材料は，セルロースナノファイバー（CNF）などをフィラーとして，バイオプラスチックとの二軸溶融混練（既有の二軸押出機を使用）により作製する．また，JIS基準のダンベル型試験片に既有の射出成形機で成形し，力学特性を調べることで生分解性との相関を調べる．以上により，マイクロプラスチック化を念頭に置いたバイオプラスチック複合材料設計指針を提案する．
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