産業用ヘンプは、他の多くの植物と同様にバイオプラスチックに加工することができます。つまり、カンナビスはプラスチック問題を解決できるのでしょうか？バイオプラスチックの利点と欠点、およびヘンプベースの包装の将来についてご紹介します。
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プラスチックの浪費をやめるべきだということは、今ではほとんどの人に明らかなはずです。毎年約4億トンのプラスチックが生産され、その推定1000万トンが毎年河川、湖、海に流出しています。巨大なゴミの帯が海を漂い、何百万もの野生動物が永遠に持続する使い捨て製品で窒息しています。マイクロプラスチックは環境中いたるところに存在し、私たちの体内にもあります。科学者たちは今、私たちの全ての臓器にプラスチック粒子を発見しています。
同時に、プラスチックが非常に人気があるのにはもちろん理由があります。それは堅牢で、固体、液体、気体を確実に保存でき、ほぼ重量がなく、生産者に大量にコストをかけません。プラスチック包装は多くの国の私たちの繁栄と食料基盤を確保しています。ドイツ規格協会(DIN)によると、一部の国では包装インフラの不足により、農産物の30%までの損失につながっています。
したがって、代替案が必要です。1つのソリューションは、バイオプラスチックやバイオプラスチックの使用を増やすことです。これらの材料はプラスチックと非常に似た特性を持っていますが、トウモロコシ、ジャガイモ、ココナッツ、木、またはヘンプなどの植物由来です。背後にある考え方は、すべての包装材料と製品のための炭素は、もはや化石源から来るのではなく、再生可能で持続可能な成長する原材料から来るべきだということです。さらに、使用後は環境に負荷をかけないはずです。植物性物質は自然の循環に戻り、石油から得られた製品は動物、土壌、水域を毒し、地下に保存された二酸化炭素を環境に放出します。
プラスチック代替品としてのヘンプ
産業用ヘンプは非常に急速な成長を示し、極めて多様に応用可能です。その繊維から多数の製品が製造されています：ロープ、織物、建材、紙、食品。ヘンプがこの応用の幅広さを持つのは、セルロース含量が多いため(木の40～50%に対して65～70%)です。このセルロース材料は主に紙処理に使用されていますが、セロファン、セルロース繊維、セルロイドを含む多くのプラスチックもそこから得ることができます。
ヘンプベースの材料は、多くの場所で石油ベースのプラスチックを置き換える可能性を秘めています。他の植物性材料と同様に、ヘンプは生分解性であり堆肥化可能です。また、バイオプラスチックに使用される他の植物と比較しても、ヘンプは優位性があります。ヘンプはトウモロコシと比べて成長時間が半分で、水は3分の1しか必要とせず、耕地の土壌再生に貢献します。
実際の応用におけるヘンプベースのプラスチック
自動車産業などの業界は、成形品やトランクライナーなどのプラスチック部品にヘンプを使用することが多くあります。ヘンリー・フォードは彼の最初の自動車の工業生産にすでにヘンプ繊維を車体に使用しました。1941年に彼は、ヘンプベースのプラスチックで建設される予定のモデルを紹介し、バイオプラスチックに大きな将来を予言しました。しかし、カンナビスの禁止と抑制されない石油消費はこれらの夢を消し去りました。
製品デザイナーも大麻植物の特性に関心を示しています。ヘンプ繊維からの複合材料は、強度と断熱能力に関して優れた特性を示します。今日、ヘンプからプラスチックを製造する多数のメーカーがあります。
The Hemp Plastic Companyは、例えば100%ヘンプベースのPLAグラニュレートを提供しています。再生可能資源からのPLA(ポリ乳酸)は、最も人気のあるバイオプラスチックの1つです。彼らはまた、プロピレンやHDPE(高密度ポリエチレン)などのプラスチックを、最大25%のヘンプ繊維で処理しており、耐性プラスチックボトルと容器用です。これにより、少なくとも化石燃料と有害な排出物の4分の1が節約されます。
バイオプラスチック – プラスチック洪水に対する万能薬ではない
バイオプラスチックは多くの場所で普及していますが、従来のプラスチックを完全に置き換えるかどうかは疑問です。まず、バイオプラスチックの価格は現在、石油由来のプラスチックと大規模に競争するにはまだ高すぎます。大企業による採用の増加に伴い、価格が低下することを望まれています。しかし、グローバルなプラスチック需要が今日と同様の規模にとどまる場合、植物ベースの代替案だけでは完全にカバーすることはできません。植物はより大規模な様式で畑に栽培される必要があり、これはより多くのモノカルチャーと農薬の使用を意味し、食料生産との競争を引き起こす可能性があります。しかし、これはまだデータと事実でさらに調査が必要なテーマです！
もう1つの問題は、分解性、つまりリサイクルです。バイオプラスチックは、生分解性で堆肥化可能であることを謳っています。しかし、これは誤解を招いています。多くの消費者は、ゴミ袋や植木鉢などのバイオプラスチック製品を、単に茶色のゴミ箱や自宅の堆肥に入れることができると信じています。しかし、バイオプラスチック袋が構成要素に分解されるまでに、通常の生物廃棄物よりもはるかに長い時間がかかります。堅牢な植物性プラスチックを十分に分解するには、産業用堆肥化施設で特定の温度下で数ヶ月間必要です。したがって、堆肥化業者はそのような材料を植物廃棄物の間に好まず、分別しています。
梱包リサイクル施設についても同じことが言えます。これらは標準的なプラスチックに合わせて設計されており、バイオプラスチックで何もできません。良い意図で製造および購入された材料は、通常、ごみ焼却施設に終わります。そして、バイオプラスチックゴミも自然界の動物や植物に害を与える危険性は証明されています：プリマス大学の2019年の研究では、分解可能なバイオプラスチック製のプラスチック袋が海に3年後もほぼそのまま残っていたことが示されました。
ヘンプバイオプラスチックの将来
これらの課題は、もちろんバイオプラスチックの新たな発展を放棄する理由にはなりません。むしろ、産業用ヘンプからの材料の使用に関しては、より多くの研究開発が必要です。この分野の科学的知見は、禁止と厳格な規制のために非常に長く阻止されていました。
しかし、バイオプラスチックは現在、従来のプラスチック材料を1:1で置き換えることはできないことを知ることが重要です。代わりに、ヘンプベースの材料、例えば包装として、どのような可能性がある優れた特性を持つかを判断することがより有用でしょう。一部のバイオフィルムは、特定の食品で従来のプラスチックより長い保存期間を達成できます。一部の業界は他の業界よりもヘンププラスチックから利益を得ることができるでしょう。
建材、テキスタイル処理、またはプラスチック用の再生可能材料として：ヘンプは前途有望な将来を持ち、既存の製品に対してより環境に優しい代替案を提供するのに大いに役立つことができます。しかし、環境保護と気候変動対策が本当に重要なら、犠牲なしには進まないことは明らかなはずです。したがって、ヘンプベースのバイオプラスチックでも、いつもの言葉が当てはまります：
削減、再利用、リサイクル！Reduce, Reuse, Recycle!
ヘンプからプラスチックへ：しばしば混同される3つのプロセス
ヘンププラスチックの製造を探すと、ほぼ常に同じ短縮された文が見つかります：ヘンプには多くのセルロースが含まれており、それからプラスチックを作ることができます。これは正しいですが、3つの方法のうち1つだけを説明しています。ヘンププラスチックという集合用語の背後には、実は技術的に完全に異なる3つのプロセスがあります。これらは、植物が最終材料で実際に果たす役割に基づいて異なります。
1番目で圧倒的に最も一般的な方法は、天然繊維強化プラスチック(NFK)です。この場合、処理されたヘンプ繊維または粉砕されたシェブがプラスチックマトリックスに組み込まれます。繊維は通常ガラス繊維が果たす役割を引き継ぎます：それは部品を硬くし、その重量を減らします。ポリマー自体は変わりませんが、ポリプロピレン、ポリエチレン、またはバイオプラスチックの場合もあります。通常の繊維含量は20～50%の範囲です。ヨーロッパの自動車産業では、このプロセスは数十年間シリーズ標準になっています。ドイツで製造される自動車では、平均して亜麻、ヘンプ、または綿からの天然繊維が約3.6キログラム入っています。それらは主にドアライナー、バックレスト、天井ライナー、トランクライナーに組み込まれます。床下ライナーでは、実験でも天然繊維含量が最大45%に達しています。
2番目の方法はセルロース誘導体を経由しています。ここでは、植物のセルロースは化学的に再構築され、その後ポリマーバックボーンそのものを形成します。このファミリーには、眼鏡フレームとフィルター要素に使用されるセルロースアセテート、およびセルロースヒドラート(セルガラスまたはセロファンとしてより良く知られている)が含まれます。歴史的なセルロイドもこの方法で生まれました。これらの材料だけでは、植物は本当にプラスチックになります。このアプローチは技術的に要求が厳しく、持続可能性の約束と自動的に一致しない化学薬品を必要とします。
3番目の方法は、発酵で生成されたバイオポリマーです。植物糖から、バクテリアは乳酸を生成し、そこからポリ乳酸を構築できます。これに関連するのは、微生物が貯蔵物質として直接生成するポリヒドロキシアルカノエートです。今日の産業用原材料は、しかし、ヘンプではなく、トウモロコシまたはサトウキビの砂糖です。ヘンプバイオマスは原則的に開始材料として考慮することができますが、既存の施設ではほとんど役割を果たしていません。
| プロセス | ヘンプの役割 | 典型的なヘンプ含量 | 生物分解可能 | 典型的な用途 |
|---|---|---|---|---|
| 天然繊維強化プラスチック(NFK) | 強化繊維または充填剤、ポリマーではない | 20～50% | マトリックスも分解可能な場合のみ | ドアライナー、トランクライナー、成形部品 |
| セルロース誘導体(セルロースアセテート、セルロースヒドラート) | セルロースはポリマーバックボーンを形成 | 材料の基本成分 | 置換度によって異なり、セルロースヒドラートは良好に分解可能 | セルガラスフィルム、眼鏡フレーム、フィルター要素 |
| 発酵生成バイオポリマー(PLA、PHA) | 理論上の糖供給者、産業では現在使用されていない | 実際にはゼロ | PLAは産業的に堆肥化可能、PHAは土壌中でも | 包装フィルム、飲料カップ、3D印刷フィラメント |
| いわゆるヘンプPLAグラニュレート | PLAコンパウンド内のヘンプ粉またはヘンプシェブ | 通常20～30% | コンパウンドの認証に依存 | 射出成形部品、包装容器、ハウジング |
ヘンプベースが自動的にヘンプから意味しない理由
この分割から、テーマ全体で最も重要な概念の区別が続きます。メーカーがヘンプベースのグラニュレートを提供している場合、これはほぼ常にコンパウンドを意味しています。一般的なレシピは、細かく粉砕されたヘンプシェブの約30%とトウモロコシ澱粉からのポリ乳酸の約70%で構成されています。ヘンプベースという言葉は、ここでは材料の生物由来成分を説明しており、ポリマーの起源ではありません。これを区別しないと、繊維強化コンパウンドを植物からの新しいプラスチックと見なします。
これとは別に、さらに頻繁に混同される2番目の違いがあります：バイオベースと生物分解可能は、2つの異なる特性です。サトウキビのバイオポリエチレンは完全に再生可能な原材料で構成されており、化学的には化石ポリエチレンと同一です。そのため分解しません。逆に、ポリブチレンアジペート-テレフタレート(略してPBAT)は分解性が良く、それでも石油から製造されています。したがって、材料はバイオベースおよび非分解可能、分解可能で化石、両方、またはどちらでもないことができます。
ヘンプにとって、これは不便な結果をもたらします。ポリプロピレンマトリックスに40%のヘンプ繊維を含むドアライナーは、化石原料と重量を節約します。しかし、マトリックスが分解挙動を決定するため、堆肥化できません。しかし、これらはまさにヘンプが今日産業的に本当に機能する領域です。したがって、利点は廃棄ではなく、資源と重量にあります。本当のヘンプポリマーの研究は続いています。彼らがどこまで進んでいるかは、米国からの材料試験によって示されており、ポリカンナビジオール-カーボネートに関する記事で報告しました。
プラスチックの代わりにヘンプ：現実的に置き換え可能なもの
規模は期待を順序付けます。2025年のバイオベースプラスチックの世界的な生産能力は約231万トンでした。その中で実際に製造されたのは約167万トンで、施設は平均72%稼働していました。これは毎年合計で生産される約4億3100万トンのプラスチックに対抗しています。すべてのバイオプラスチックを合わせても、世界的な需要の約0.5%をカバーしています。2030年までに、能力は約469万トンまでほぼ2倍になると予想されています。ヘンプに該当するシェアは、この半分パーセント内でもさらにニッシュです。
したがって、現実的に置き換え可能なのは、最初は繊維が強みを発揮し、透明性や高い障壁効果が必要でない応用です。これには、車両建設での半構造的インテリア部品、厚壁成形部品、ハウジング、植木鉢、トランスポートボックス、および形態繊維包装が含まれます。これらの製品では、ヘンプ繊維はガラス繊維またはタルク置き換え、重量を同時に削減します。セルガラスフィルムもセルロースの実行可能な方法ですが、ほぼヘンプから製造されていません。
プラスチックが今日比類のないところでの置き換えは、はるかに困難です。薄い、高度に透明な酸素バリア付き食品フィルム、医療製品、電気絶縁、および永続的に湿ったまたは熱いままのすべてが含まれます。さらに、材料とは何の関係もない制約があります。ドイツには、ヘンプストローを大規模で利用可能な技術繊維に処理する抽出施設がありません。ヘンプ繊維の欠けているインフラストラクチャに関する記事で、このギャップを詳しく説明しました。これが存在する限り、化学ではなく処理によって拡張が制限されます。
使い捨て禁止と包装規制もバイオプラスチックに適用される
ガイドテキストでは定期的に誤って表現される1つのポイントがあります：製品は、ヘンプまたは他のバイオプラスチックで構成されているという理由だけで、ヨーロッパの使い捨て禁止から逃れません。指令(EU)2019/904は、特定の環境へのプラスチック製品の影響の軽減について、バイオベースと生物分解可能なプラスチックを明示的に対象としています。ドイツでは、使い捨てプラスチック禁止規則がこれを実装しています。禁止された綿棒、食器類、プレート、ストロー、かき混ぜ棒は、ヘンプ含量を含んでいても禁止のままです。
立法者の根拠は理解可能です。認定された分解可能性は、明確に定義された条件下でのみ適用され、海水での分解は保証されません。推定される急速な分解は、さらに無分別なごみの投棄につながり、材料は堆肥化施設と従来のプラスチックのリサイクルの両方を混乱させます。これは、上記のプリマス大学の調査からの調査結果と一致しています。
包装については、2026年8月12日からヨーロッパの包装規制(EU)2025/40が加わり、通常PPWR と略されます。2025年2月11日に施行され、18ヶ月の過渡期を経て以前の包装指令に置き換わりました。それは設計、再利用可能性、およびリサイクル可能性について要件を提示し、さらなる段階は2030年まで続きます。ヘンプ包装を市場に投入する人は誰でも、原材料ではなく、リサイクルシステムで測定する必要があります。どのフォーマットがそもそも考慮されるかについては、ヘンプからの包装の概要で説明しています。
堆肥化可能性がどの程度厳しく試験されるかは、標準EN 13432によって示されます。これでは、材料は最適化された堆肥試験で12週間以内に2ミリメートル未満の部分に少なくとも90%分解する必要があります。さらに、6ヶ月以内に、有機物の少なくとも90%が二酸化炭素に変換される必要があります。重金属の限界値、および生態毒性と堆肥化プロセスとの相性に関するテストが追加されます。これらの条件は、庭の堆肥ではなく、産業施設で発生します。まさにここに、包装のプリントと消費者がそれを理解していることの間のギャップがあります。
プラスチックを超えたヘンプ
ヘンプがプラスチック収支を改善するかどうかは、最終的にバイオプラスチックだけでは決まりません。原料は、それでも大量に組み込まれている材料を置き換えるところで最も効果的に使用されます。建設産業では、これは長年の場合です。上に示されているとおり、断熱、ヘンプコンクリート、複合材料。紙ラインにも長い歴史があり、ヘンプ紙のカムバックに関する記事で説明されています。植物の用途の全体像について、ヘンプの使用可能性の概要を提供しています。
よくある質問
ヘンププラスチックはどのように作られていますか？
3つの方法があります。最も一般的には、処理されたヘンプ繊維または粉砕されたシェブが既存のプラスチックマトリックスに組み込まれ、通常はコンパウンドプロセスで接着促進剤があります。まれに、ヘンプのセルロースが化学的にセルロースアセテートまたはセルロースヒドラートに再構築される場合、植物はポリマー自体を形成します。発酵生成ポリ乳酸を経由した3番目の方法は、現在産業的にヘンプではなくトウモロコシとサトウキビの砂糖を使用しています。
ヘンププラスチックは生物分解可能ですか？
それはヘンプ含量ではなくマトリックスに依存しています。ヘンプ繊維がポリプロピレンに入ると、部品は分解不可能です。それが認定されたポリ乳酸コンパウンドに入ると、産業的に堆肥化可能である可能性があります。セルロースヒドラートだけは材料として分解し。確実なのはEN 13432による認証だけであり、包装上の指定ではありません。
バイオベースと生物分解可能の違いは何ですか？
バイオベースは炭素の起源を説明し、生物分解可能は人生の終わりでの動作を説明します。両方
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