レゴがリサイクルプラスチックブロックをいかに完成させたか

毎年、世界中で3億8000万トン以上のプラスチックが生産されています。そのうち10万トンはレゴ社によるものです。もちろん、年間総量へのこの貢献は、同社の定番玩具の製造によるものです。レゴ社の影響は、一見するとプラスチック排出量のほんの一部にしか見えないかもしれませんが、それでも重要な意味を持っています。なぜでしょうか？昨年、この10万トンのポリマーが1100億個のブロックに使われたからです。

さらに、1100億個のレンガの大部分、実に80%は、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ABS）で作られていました。ABSは石油由来の熱可塑性プラスチックで、その強度と剛性が高く評価されています。ABSはリサイクルに適していません。なぜなら、ABSの強靭さは、分解に何世代もかかるほどだからです。つまり、ABSで作られたものは、地球上で非常に長い間存在し続けることになるのです。

このため、レゴ社は、リサイクル不可能な連結式ブロックを66年間大量に生産し、おそらくはプラスチックへの反発が迫っていることを察知して、2015年に、莫大な収入（2019年の収益は70億ドルに達した）のうち1億5500万ドルを新しい持続可能な材料センターに投入すると発表した。

このセンターから生まれた最初の実体は、サトウキビ由来のプラスチックでした。この持続可能なポリエチレンを完成させるのに2年を要し、大成功を収めました。しかし、問題は、その剛性が低かったため、主に木や葉といった非耐荷重性の線材にしか適していなかったことです。これはレゴ製品全体のわずか2%程度に過ぎません。

さて、いよいよメインイベント、2×4ブロックの登場です。レゴは、曲げやすいバイオプラスチックから、廃棄されたペットボトルを原料としたPET樹脂で作られた新しい試作品ブロックの開発へと移行しました。これは、レゴの標準的なABSブロックの要件のほとんどを満たす、リサイクル素材で作られた初めてのブロックです。

過去3年間、レゴの150名からなるサステナブルマテリアルチームは、250種類以上のPET素材をテストしてきました。レゴの環境責任担当副社長ティム・ブルックス氏によると、完成したプロトタイプは、ABS樹脂以外のブロックにとって最も難しい課題の一つであるクラッチの強度をクリアしたとのことです。

クラッチ力とは、簡単に言うと、2つのレゴブロックがどれだけしっかりとくっつくかということです。プラスチックの剛性が十分でなかったり、製造・成形工程で収縮しすぎたりすると、レゴブロックは互いにしっかりとくっつきません。

「私たちは約1～2ミクロン、つまり髪の毛の太さよりも細い許容誤差で成形しています」とブルックス氏は語る。「これは、ほとんどの消費者向け製品と比べて信じられないほどの精度です。ですから、クラッチはおそらく私たちにとって最大の課題です。試作品のブロックは、どうしても固定できなかったり、ペンチを使って外さなければならなかったりします。そのブロックを効果的に成形するのは困難です。歯磨き粉のような粘度で型に入れると、つまり温かい状態で押し込んでから冷やすと、材料が収縮します。あまり収縮させないようにする必要があります。」

ブロックは、その形状を保ち、そのグリップ力を維持するだけでなく、何世代にもわたって遊び続けられる必要があります。ブルックス氏によると、こうした素材は時間の経過とともに変形し、形が変化するからです。標準的なレゴブロックは、高温や低温、バター、さらには人工唾液を使ったテストを受け、数十年の使用に耐える品質を維持できることを確認しています。

しかし、レゴは新しいPETブロックでその課題を解決しました。いや、ほぼ解決です。「クラッチを少し締める方法と、ブロックに色を付ける方法に取り組む必要があります」とブルックス氏は言います。「それができたら、ブロックの形状を一つずつ確認し、どのくらいのABSブロックをPETブロックに置き換えられるかを判断します。」

ここで重要なのは、レゴが製造する約3,500種類の形状の中で、2×4ブロックが最も人気があるということです。もしレゴがこの部品を再生プラスチック製のものに置き換えることができれば、2030年までに製品に完全に持続可能な素材を使用するというレゴの環境目標達成に大きな影響を与えるでしょう。「私たちには『ハイランナー』と呼ばれるものがあります」とブルックス氏は言います。例えば、ほとんどのセットに2×4ブロックが含まれることは分かっていますし、ほぼすべてのセットに1×1ブロックが含まれることも分かっています。これは、私たちが製造するブロックの中で圧倒的に最も一般的なものです。」

ABSは非常に硬いです。非常に硬く、非常に精密で、非常に硬いです。PETはABSほど硬くなく、硬くもなく、精密さも劣るため、PETには耐衝撃性改質剤を使用する必要があります。それが私たちの違いです。私たちは、特許出願中の「秘密のソース」を加えた、異なるグレードのPETを使用しています。つまり、ご覧いただいているのは、ABSと同等の性能を発揮するように改良したPETなのです。

米国エネルギー省国立再生可能エネルギー研究所のグレッグ・ベッカム氏は、2018年にポーツマス大学のジョン・マギーハン氏とともにPETを分解する酵素を開発したが、レゴ社の進歩に感銘を受けている。

「ABSは素晴らしい素材です。A、B、Sの比率を変えることができるため、非常に汎用性が高く、配合方法次第で非常に多様なABS樹脂を作ることができます。私たちは文字通り毎日ABSに触れています」とベッカムは言います。「一方、PETは、レゴブロックのようにABSと同じ材料特性を持つように配合するのが難しいです。これは間違いなく、高分子科学における並外れた挑戦です。これは非常にエキサイティングなことです。」

プラスチック生産がここまで到達するまでに何十年もかかっている理由について、ベッカム氏は、魔法の杖を振るだけで実現できれば良いのだが、多くの場合、その課題は驚くほど困難だと述べている。「これは基礎的な材料科学と工学であり、再生プラスチック由来、あるいはそれ自体がリサイクル可能になる原料を用いて、同じ種類の材料特性をどのように満たすかを考え出す必要があります」と彼は言う。「ABSレンガの場合、再生プラスチック由来ではなく、使用済み時にリサイクルされることもありません。この技術は、潜在的にこれら2つの課題を同時に解決できる可能性があります。」

新しいプロトタイプの PET レンガには、もう 1 つの利点があります。新品の ABS 素材のレンガに比べて、炭素排出量が 70 パーセント削減されます。

しかし興味深いことに、新たなエコプラスチックの開発が進む一方で、真の環境メリットは、現在リサイクルできないもの、例えばABS樹脂などのリサイクル方法の開発から生まれる可能性が高い。「現在、研究室では、ポリマー、つまり長い分子鎖を構成要素に分解できる高度なリサイクル手法の活用が検討されています」とベッカム氏は言う。「そして、それらを精製し、バージンプラスチックと同じ品質の元のプラスチックに戻すか、オープンループリサイクルしてさらに価値の高いものに作り変えるのです。」

ABSなどのプラスチックを化学反応で分解し、リサイクルするというアイデアは、ベッカム氏と彼のチームが積極的に取り組んでいるものですが、レゴもこの目標に照準を定めています。ブルックス氏も同様です。「現在20種類の素材を使用していますが、将来的には40種類になるかもしれません。そうなれば、ABSは再生ABSに置き換えられる可能性があります」と彼は言います。「中期的には再生PETになります。他に15～20種類の素材があり、それぞれ個別に検討を進めています。しかし、最終的に目指しているのは再生ABSです。」

この記事はもともとWIRED UKに掲載されたものです。

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