こんにちは。kuma&nomiです。

今日はPETボトルのプラスチックについてです。

PETとは

コンビニとかでよく見かけるお茶の入ったプラスチックのボトルはポリエチレンテレフタラートとかポリエチレンテレフタレートと呼ばれるポリエステルから作られたものです。英語ではpoly(ethylene terephthalate)と書きます。頭文字をとってPETと言われます。括弧の中が繰り返し単位になります。エステルとは、酸とアルコールから脱水してできた化合物の総称です。酸は、塩酸ではなく、カルボン酸、硝酸、硫酸、リン酸などです(ちなみにリン酸のエステルには強烈な毒性を示すものがあります)。PETの場合は分子内に2個のカルボキシル基を有するジカルボン酸と分子内に2個のアルコール性水酸基を有するジオールからできたポリエステルとなります。単量体(モノマー)であるジカルボン酸とジオールは分子の両側に反応する官能基が付いているので、どんどん繋がって高分子(ポリマー)になるわけです。

ポリエステルとは

ポリエステル(polyester)とは、エステル結合(R-COO-R’の-COO-の部分)がたくさんあるという意味の接頭語polyがついたものです。PETのように2種類のモノマーが交互に繋がったこのような形の繰り返し単位がたくさん繋がったポリマーを交互共重合体といいます。ちなみに音楽のCDのプラスチックはポリカーボネートで、これもポリエステルです。ポリカーボネートはビスフェノールAとホスゲン(COCl2)から界面重縮合でつくることができます。ポリエステルの合成法にはエステル交換反応というのもあります。酸触媒の存在下、エステルのアルコール成分を入れ替える反応です。

ポリエチレンテレフタレート(PET)
PET

PETはテレフタル酸とエチレングリコールから脱水縮合して(R-COOHとHO-R’水H2Oがとれて)エステル結合((R-COO-R’)が生成する反応がたくさん発生して、とても長い分子(ポリマー)ができる反応によって作られたポリエステルです。このような反応を縮合重合または重縮合といいます。

PETの合成
PETの合成

テレフタル酸
テレフタル酸

エチレングリコール
エチレングリコール

テレフタル酸はベンゼンにカルボキシル基が2個付いた化合物で、異性体が3通りあるうちの1つです。つまり、テレフタル酸はカルボキシル基2個が最も遠くに離れた形の化合物です。ほかの2つはフタル酸とイソフタル酸です。

フタル酸(phthalic acid)
フタル酸

イソフタル酸(isophthalic acid)
イソフタル酸

フタル酸は安息香酸のオルト位(o-位)にカルボキシル基が付いているということもできます。イソフタル酸は安息香酸のメタ位(m-位)にカルボキシル基が付いているということもできます。テレフタル酸は安息香酸のパラ位(p-位)にカルボキシル基が付いているということもできます。

安息香酸(benzoic acid)
安息香酸

エチレングリコールは慣用名で、その系統名は1,2-ethanediol(1,2-エタンジオール)です。炭素数が2つなので相当する飽和炭化水素(アルカン)のethaneをもとに命名します。水酸基が1番の炭素と2番の炭素に付いているので、1,2-として、ethaneの最後のeをolに変えればよさそうですが、1,2-となっているように、水酸基が2個付いているわけですから、2つを表わすdiも入れなければなりません。diolを付ける時はethaneの最後のeはとらずにそのままなので注意が必要です。3個付いている時はtriolとなります。なので、グリセリンは1,2,3-propanetriolとなります(この名称をもとに組み立ててみてください)。よって、エチレングリコールは1,2-ethanediolが正式名称です。ethylene glycolは慣用名です。水に混ぜたら水の凝固点が著しく下がるので、不凍液として車に利用されています。

PETのリサイクル

PETの主なリサイクル法には3種類あります。ケミカルリサイクル(chemical recycle)、マテリアルリサイクル(material recycle)、サーマルイサイクル(thermal recycle)です。また、再利用することはリユース(reuse)といいます。

ケミカルリサイクルは化学反応で原料に戻すものです。エステルは酸でもアルカリでも加水分解できます。実験室レベルでは一般には強塩基の水酸化ナトリウムで加水分解することが多いです。PETをケミカルリサイクルで原料に戻して回収することができます。

マテリアルリサイクルは、材料としてリサイクルすることです。PETボトル以外の用途もたくさんあります。

サーマルイサイクルは、PETを燃やして、熱を利用しようというものです。

私の場合はリユースしています

私は、PETボトルをちょっとだけ工作してアボカドの種の水栽培の容器に使っています。

水栽培
アボカドの水栽培の容器としての再利用

根が出てきたアボカドの種を水栽培してるPETボトルPETボトルで水栽培してるアボカドの種から根が出てきました。
アボカドの種を水栽培してるPETボトルアボカドの種を水栽培してるPETボトル

プラスチックごみに出すのもありですが、少しキッチンばさみで切り取って重ねるだけでアボカドの種の水栽培に再利用できます。ただし、はさみの扱いや、プラスチックの切断した端で怪我をしないように注意が必要です。

それでは、また。