使用用途
1951年の試薬プレートの発明以来、臨床診断、分子生物学、細胞生物学、食品分析、製薬など、多くの用途に不可欠なものとなっています。近年のハイスループットスクリーニングを含む科学応用は不可能に思えるほど、試薬プレートの重要性は過小評価されるべきではありません。
医療、学術、製薬、法医学など、幅広い用途で使用されているこれらのプレートは、使い捨てプラスチックで作られています。つまり、使用後は袋詰めされて埋め立て地に送られるか、焼却処分されますが、多くの場合、エネルギー回収は行われません。これらのプレートは、廃棄されると、毎年推定550万トンもの実験室プラスチック廃棄物の一部となります。プラスチック汚染が世界的な問題として懸念が高まる中、使用期限切れの試薬プレートをより環境に優しい方法で廃棄できないかという疑問が生じています。
試薬プレートを再利用およびリサイクルできるかどうかについて議論し、関連する問題のいくつかを検討します。
試薬プレートは何から作られているのですか?
試薬プレートは、リサイクル可能な熱可塑性プラスチックであるポリプロピレンから製造されています。ポリプロピレンは、手頃な価格、軽量、耐久性、そして幅広い温度範囲で使用できるという特性から、実験室用プラスチックとして最適です。また、滅菌済みで、堅牢で、成形が容易であり、理論上は廃棄も容易です。ポリスチレンなどの他の材料から製造することも可能です。
しかし、自然界の枯渇や過剰利用を防ぐために作られたポリプロピレンやポリスチレンなどのプラスチックは、今や大きな環境問題を引き起こしています。この記事では、ポリプロピレン製のプレートに焦点を当てます。
試薬プレートの廃棄
英国の民間および公立の研究所の大半から排出される使用期限切れの試薬プレートは、2つの方法のいずれかで廃棄されています。袋詰めされて埋め立て地に送られるか、焼却されるかです。どちらの方法も環境に有害です。
埋め立て
プラスチック製品は、埋立地に埋め立てられた後、自然に生分解されるまでに20～30年かかります。この間、製造に使用された添加剤（鉛やカドミウムなどの有害物質を含む）は、徐々に地中を浸透し、地下水に拡散する可能性があります。これは、様々な生物系に極めて有害な影響を及ぼす可能性があります。試薬プレートを地中に埋め立てないことは、最優先事項です。
焼却
焼却炉は廃棄物を燃焼させ、大規模に処理することで利用可能なエネルギーを生み出すことができます。試薬プレートを破壊する方法として焼却を用いる場合、以下の問題が発生します。
● 試薬プレートを焼却すると、ダイオキシンと塩化ビニルが排出される可能性があります。どちらも人体に有害な影響を与えることが知られています。ダイオキシンは毒性が強く、がん、生殖・発達障害、免疫系へのダメージ、ホルモンバランスの乱れを引き起こす可能性があります[5]。塩化ビニルは、まれな種類の肝がん（肝血管肉腫）に加え、脳がん、肺がん、リンパ腫、白血病のリスクを高めます。
● 有害な灰は、短期的な影響（吐き気や嘔吐など）から長期的な影響（腎臓障害やがんなど）まで、さまざまな影響を与える可能性があります。
● 焼却炉やディーゼル車、ガソリン車などからの温室効果ガスの排出は呼吸器疾患の原因となります。
● 西側諸国は廃棄物を焼却処理のため発展途上国に輸送することが多く、その際には違法な施設で焼却されるケースもあり、その有毒ガスはすぐに住民の健康を害し、皮膚の発疹からがんまであらゆる病気を引き起こします。
● 環境省の方針によれば、焼却処分は最後の手段であるべきだ。
問題の規模
NHSだけでも年間13万3000トンのプラスチックを排出していますが、そのうちリサイクル可能なのはわずか5%です。この廃棄物の一部は試薬プレートに起因しています。NHSは「より環境に優しいNHSのために」[2]と宣言し、可能な限り使い捨て機器から再利用可能な機器に切り替えることで、二酸化炭素排出量の削減に役立つ革新的な技術の導入に取り組んでいます。ポリプロピレン製試薬プレートをリサイクルまたは再利用することは、どちらもより環境に配慮した方法でプレートを廃棄するための選択肢です。
試薬プレートの再利用
96ウェルプレート理論上は再利用可能ですが、いくつかの要因により、それが現実的ではないケースが多くあります。具体的には以下のとおりです。
● 再度使用するために洗うのは非常に時間がかかります
● 特に溶剤を使った洗浄にはコストがかかる
● 染料が使用されている場合、染料を除去するために必要な有機溶剤がプレートを溶解する可能性がある。
● 洗浄工程で使用した溶剤や洗剤はすべて完全に除去する必要があります。
● 使用後はすぐに洗浄する必要があります
プレートを再利用できるようにするには、洗浄工程後、元の製品と区別がつかない状態である必要があります。また、プレートにタンパク質結合を強化する処理が施されている場合、洗浄工程によって結合特性が変化する可能性があるなど、考慮すべき複雑な点もあります。プレートはもはや元の製品と同じ状態ではなくなってしまいます。
研究室で再利用を希望する場合試薬プレートこのような自動プレート洗浄機は実行可能な選択肢となるかもしれません。
リサイクル試薬プレート
プレートのリサイクルには 5 つのステップがあります。最初の 3 つのステップは他の材料のリサイクルと同じですが、最後の 2 つのステップが重要です。
● コレクション
● 仕分け
● 清掃
● 溶融による再処理 - 回収されたポリプロピレンは押出機に投入され、4,640°F（2,400°C）で溶融され、ペレット化されます。
●リサイクルPPから新しい製品を生産
試薬プレートのリサイクルにおける課題と機会
試薬プレートのリサイクルは、化石燃料から新しい製品を製造するよりもはるかに少ないエネルギーで済むため[4]、有望な選択肢となります。しかしながら、考慮すべき課題がいくつかあります。
ポリプロピレンはリサイクルが不十分
ポリプロピレンはリサイクル可能ですが、最近まで世界中で最もリサイクル率の低い製品の一つでした（米国では、使用済みポリプロピレンのリサイクル率は1%未満と考えられています）。これには主に2つの理由があります。
● 分別 – プラスチックには12種類あり、その違いを見分けるのは非常に困難です。そのため、分別とリサイクルが困難になっています。Vestforbrænding、Dansk Affaldsminimering Aps、PLASTIXは、プラスチックの種類を識別できる新しいカメラ技術を開発しましたが、一般的には普及していないため、発生源で手作業で選別するか、精度の低い近赤外線技術で選別する必要があります。
● 特性変化 – ポリマーはリサイクルを繰り返すことで強度と柔軟性を失い、化合物中の水素と炭素の結合が弱くなり、材料の品質に影響を与えます。
しかし、楽観的な見通しもいくつかある。プロクター・アンド・ギャンブルはピュアサイクル・テクノロジーズと提携し、オハイオ州ローレンス郡にPPリサイクル工場を建設中だ。この工場では、「新品同様の」品質の再生ポリプロピレンを生産する予定だ。
実験室のプラスチックはリサイクルの対象外です
実験用プレートは通常リサイクル可能な素材で作られているにもかかわらず、実験器具はすべて汚染されているという誤解がよくあります。この誤解により、世界中の医療機関や実験室で使用されるすべてのプラスチックと同様に、試薬プレートも、たとえ汚染されていないものであっても、リサイクル制度から自動的に除外されてきました。この問題を解決するには、この分野に関する教育が役立つかもしれません。
これに加えて、実験器具を製造する企業からは斬新な解決策が提示され、大学ではリサイクル プログラムを立ち上げています。
Thermal Compaction Groupは、病院や独立系研究所が現場でプラスチックをリサイクルできるソリューションを開発しました。発生源でプラスチックを分別し、ポリプロピレンを固形ブリケットに変えてリサイクルに回すことができます。
各大学は独自の除染方法を開発し、ポリプロピレンリサイクル工場と交渉して除染済みのプラスチックを回収しました。使用済みのプラスチックは機械でペレット化され、様々な製品に再利用されています。
要約すれば
試薬プレートプラスチックは日常的に使用される実験室消耗品であり、2014年に世界中の約20,500の研究機関によって生成された推定550万トンの実験室プラスチック廃棄物の一因となっています。この年間廃棄物の133,000トンはNHSから発生し、そのうちリサイクル可能なのはわずか5％です。
期限切れの試薬プレートは歴史的にリサイクル計画から除外されてきたため、この廃棄物と使い捨てプラスチックによる環境被害の一因となっています。
試薬プレートやその他の実験用プラスチック器具のリサイクルには克服すべき課題があり、新しい製品を作成する場合と比べて、リサイクルに必要なエネルギーは少なくて済む可能性があります。
再利用またはリサイクル96ウェルプレートどちらも使用済みまたは期限切れの皿を処理する環境に優しい方法です。しかし、ポリプロピレンのリサイクル、研究室やNHSの実験室からの使用済みプラスチックの受け入れ、そして皿の再利用には、それぞれ困難が伴います。
実験廃棄物の洗浄とリサイクル、そしてリサイクルと受け入れの改善に向けた取り組みが継続して行われています。試薬プレートをより環境に配慮した方法で廃棄できるよう、新たな技術の開発と導入が進められています。
この分野にはまだ克服すべき障壁がいくつかあり、この分野で活動する研究所や企業によるさらなる研究と教育が必要です。
投稿日時: 2022年11月23日