米国のミズーリ大学の研究チームは最近、廃水処理において有害なマイクロプラスチックを効率的に「捕捉」してリサイクルすることが期待される遺伝子組み換え藻類を開発し、この頑固な環境汚染問題に対処するための新たな技術的道筋を提供するものである。

このプロジェクトは、ミズーリ大学工学部教授でボンド生命科学センターの主任研究員であるスージー・ダイ氏が主導しています。彼女のチームは、水中のマイクロプラスチック粒子に結合して汚染水から分離できる特別な藻類を設計した。研究は、マイクロプラスチックの排出量を削減することを目的とするだけでなく、再生プラスチックと藻類バイオマスを一緒に「アップサイクル」して、複合バイオプラスチックフィルムなどの新しい材料を調製する試みも行っています。

デスーシ氏は、マイクロプラスチックは池、湖、川からさまざまな下水システム、さらには人間が食べる魚に至るまで、ほぼあらゆるところに存在していると指摘した。現在、ほとんどの下水処理施設は、主に大きなプラスチック粒子を除去するために既存のプロセスに依存していますが、小さなマイクロプラスチックは多くの場合「網をすり抜け」、最終的には飲料水システムに入り、環境を汚染し続け、生態系に害を与え続けています。

最新の研究では、研究チームは遺伝子組み換えを利用して、オレンジの風味の主な供給源でもある天然油化合物であるリモネンを藻類が合成できるようにした。リモネンは藻類に大きな疎水性を与え、マイクロプラスチック自体も疎水性の特性を持っているため、水中で互いに吸着しやすくなります。この人工藻類がマイクロプラスチックを含む水と接触すると、マイクロプラスチック粒子が藻類の細胞に「くっついて」凝集して塊となり、沈降後に水から比較的簡単に分離できる大きな綿状の塊を形成します。

この種の改変藻類は、マイクロプラスチックを捕捉するだけでなく、富栄養化した廃水環境でもよく成長し、過剰な栄養素を吸収することで水の浄化プロセスにさらに関与することができます。 Daisusi氏は、このシステムにより「マイクロプラスチックの除去」「廃水の浄化」「マイクロプラスチックと藻類を有用なバイオプラスチック製品に加工する」という3つの目標を1つのプロセスで同時に達成できると述べた。まだ研究の初期段階にあるが、研究チームの長期ビジョンは、この新しいプロセスを既存の都市下水処理場に統合し、都市が水処理効率を向上させて汚染を軽減できると同時に、応用価値のある新しい材料製品を入手できるようにすることである。

この技術を実用化に向けて推進するために、研究チームは制御された条件下でバイオリアクターを使用したスケールアップ実験を行っている。 「シュレック」と呼ばれる 100 アップグレードされた生物反応システムの 1 つは、産業排ガスを処理し、藻類の吸収を通じて大気汚染を軽減する可能性を探るために使用されています。研究チームは将来に向けて、より大規模なバイオリアクター装置を構築し、このプラットフォームを廃水処理などのより多くのシナリオに拡張して、さまざまな環境汚染物質の除去効率を向上させることを計画しています。