科学者たちは長い間、木材を使ってヘルメット、バッテリー、さらにはスポーツカーを作ることができました。今、彼らが注目しているのが、毎日触れているのに気にする人が少ない感熱紙です。この変化により、環境と健康のリスクが静かに大幅に軽減されることが期待されています。

感熱紙は、スーパーのレシートやレストランの請求書、映画のチケット、搭乗券など、さまざまな紙幣やレシートの基本素材です。紙の表面にインクを使わずに加熱することで発色する特殊な化学コーティングが施されているのが特徴です。情報を長期保存できるだけでなく、大量かつ低コストでの生産も容易になります。ただし、このコーティングには通常、ビスフェノール A (BPA) やビスフェノール S (BPS) などの有毒化学物質が含まれています。感熱紙を一般の古紙としてリサイクルすると、これらの有害物質が水や土壌に拡散します。また、レシートに長期間にわたって頻繁に接触した人からも関連成分が検出されています。環境と健康のリスクは無視できません。

代替材料の開発は容易ではありません。新しい感熱紙は、加熱すると発色する、退色しにくい、低価格、環境に優しいという複数の特性を備えていなければなりません。スイスのローザンヌ工科大学（EPFL）の研究チームは最近、新しい解決策を提案した。木材に含まれるリグニンを植物糖由来の増感剤と組み合わせて使用​​し、感熱紙用の機能性コーティングを調製することで、既存の感熱印刷プロセスを変更することなく毒性を大幅に低減するというものだ。

リグニンは木材に天然に存在し、木材の繊維を結びつける「接着剤」ですが、製紙業界や木材業界で廃棄物として廃棄されることがよくあります。研究者らは、リグニン自体に発色剤として機能する化学基が含まれていることを発見しました。その仕組みは従来のレシートや請求書の発色システムと似ており、加熱すると色が変化します。問題は、未処理のリグニンは構造が複雑で色が濃いため、明るい背景を必要とする紙のコーティングとしては適さないことです。

この目的を達成するために、研究チームは「逐次アルデヒド支援分別」と呼ばれる方法を使用してリグニンを処理し、より明るい色とポリマーとしての使用に適した構造を備えたリグニン材料を得た。次に、このリグニンポリマーを植物糖由来の増感剤と組み合わせて、感熱印刷に必要な高温での活性を高めました。次に、この 2 つを混合して薄いコーティングを作成し、それを紙の表面に塗布し、最終的に標準的なサーマル プリンタで直接使用できる新しいタイプの紙を実現しました。

テスト結果は、このリグニンベースのコーティングが持続可能で耐久性が高いことを示しています。コーティングは数か月間直射日光にさらされても安定しており、印刷された文字は1年間保管した後でも判読できます。毒性の点では、リグニンコーティングは完全に無害ではありませんが、その毒性レベルはBPAよりも2〜4桁低く、一方、砂糖ベースの増感剤は毒性を示さず、全体的なリスクは大幅に減少します。

現時点では、バイオベースの感熱紙には従来のレシートほどコントラストが良くないという欠点があり、印刷された紙の白黒コントラストが弱く、可読性に影響を与えます。研究チームは、画質を向上させて工業生産を実現するために、配合とプロセスの最適化を続ける必要があります。関連する研究論文は「Science Advances」に掲載されています。研究者らは、技術が成熟するにつれて、木材産業廃棄物を使用してより安全な感熱紙を作成するこの方法は、請求書や領収書などの日常の紙媒体に広く使用されることが期待され、ユーザーの習慣を変えることなく有毒化学物質の排出と曝露を大幅に削減できると考えています。