No. 189

August 1 2024

触媒懇談会ニュース
触媒学会シニア懇談会“廃プラ”処理の深刻な問題、塩ビを考える
中條哲夫
１、 はじめに廃プラ特に汎用樹脂塩化ビニルを取り上げた。日本では回収システムが根付いていているが、出所は購入した我々消費者が払っている。時には自治体も回収運搬に関与する場合もあるが我々の税金である。

る（PET ボトルや食料品のプラスチック皿を洗浄し回収する）が、期待を裏切らない様、有効に活用出来ないか常々気になっていた。
(1)廃プラ塩ビは何故深刻な問題なのか。

図２

廃プラ回収システム

敢えて強調するとプラスチック循環利用協会のグラフはゴミ焼却設備であり、廃プラ専用ではない。また塩ビ工業・環境協会もダイオキシンではなく設備腐食に注目している。SUS304 と言う汎用材質では 350℃で
図１ 塩ビ問題の提起問題が生じることが知られている。(エバラ

塩ビ混入ゴミは設備腐食を生じる為高温

時報 2017)塩素が関わる腐食性は保護的腐での焼却が出来ない。その為、低温での操業

食生成物が緻密性に欠け保護被膜としてのになりエネルギー回収率が極めて低い。折機能が極めて低い。

角集めた廃プラは 2/3 が焼却されるが、エ環境問題の観点からもより高温 800-1000

ネルギー回収は僅かで、炭素資源を捨て炭℃が望ましいが、400℃以下ではエネルギー酸ガス放出しているのが実情である。

回収が低くになる。
耐熱鋳鋼でも 1000h/3mm

廃プラの回収には関連する業者が負担し減肉が高温化で観測されている。

(2)廃プラ塩ビ対策①付加価値化②Cl 除去ていない。②一回だけの使用医療用チュー

そこで廃プラ塩ビを①付加価値化出来なブは粉砕し病院の壁に転用③フェイスマスいか。今回は補足説明として欄外に付けた。

ク、酸素チューブは高品質を保っているが、②腐食が生じない脱塩素系の反応が出来なマット、ホース等に転用している。

いのか調べた。原理原則的に可能である。

コロナウイルス流行時には使い捨て医療

また以前報告した溶媒抽出プロセスは機器が劇的に増大した。適正な分別回収に(Solvay vinyloop process )は 2018 年に中よって院内感染防止と同時に廃棄物管理で止された。再調査の価値がある。

コスト削減に努めた。

２、塩ビ製品はあらゆる分野で必要不可欠。
(1)ユニークな用途展開
協会トップページの写真には①塩ビパイ
プ②農業用フィルム③樹脂サッシ④防災テ
ント⑤床材⑥ラップフィルム⑦薬品包装⑧電線が掲載されている。協会でも医療機器として輸液パック、輸液・輸血セットが記載

図４ 使い捨て医療機器されていて人命救助に貢献している。
３，望まれる廃プラ塩ビの処理法(2)PVC Medical device recycling
医療機器を始め病院での塩ビ材料使用は環境に配慮して供給している。欧州を中心(1) 脱塩素/塩酸反応に関して基礎研究の３例を表１に示す。
表1

塩ビポリマーから脱塩素塩酸にカナダ、オーストラリア、ニュージーランドなど参加した連合団体の活動である。

１）どの実験でも原料塩ビポリマーを前処
図３ 病院での塩ビ製品

理粉砕しアルカリ溶液との反応性を高めて取り組み例として①使用済み塩ビのエネいる。バッチ反応であり反応を追い込むにルギー回収は酸性ガスを中和し大気放出しは長時間の反応条件になりがちである。

２）基礎研究２は特殊で原料系とアルカリ面を親水化し他のポリマーと分離した。30溶液が不均一であり、その界面だけで反応分攪拌すると比重差で沈む。サンプルサイし生成物被毒を回避している。

ズ数ミリに揃え分別条件最適化した。回収

３）エチレングリコール EG は高沸点 197℃

率 100%純度 98%。しかし大きなサイズや過でアルカリ EG 溶液は、アルカリ水溶液に比酸化水素溶液再使用では純度が大幅低下し

べ 200℃では 150 倍の PVC 反応速度である。

た。PVC の高い回収率は保持されている。
(3)塩ビポリマーから塩素脱離させる
Polym. Degra. and Stab.,94(2009)1047
触媒、酸化剤を用い比較的温和な条件である 180℃/0.5Mpa で反応した。90%塩素脱離 さ せ て い る 。 1.0M/l NaOH 、 PVC2g/l
1.76M/l HOOH と触媒 Pd/AC を用いたが、8

図５脱塩酸反応と脱塩素反応
その他、下記の文献によれば光と熱で時間後の結果である。水系の限界か。
(4)NaOH/EG 系

Polymer Degradation and Stability 96 (2011) 404―415

Resources, Conservation & Recycling 133

脱離反応が起こりポリエンは５～２５長さ(2018) 354–361

で光を吸収し黄変する。最終的には黒色になりクロスリンクしネットワークを形成する。単純な式で表すと、-(CHCl-CH2)- ⇒⇒ -(CH=CH)- ⇒ Network
処理目的には塩素の物質収支が重要である。
(2) 塩ビポリマーを分別する。
Waste Management 88 (2019) 28–38

図６

図７

塩ビポリマーの脱塩素系

図８

粉砕過程での脱塩素の模式図

超音波/HOOH による PVC 分別

論文の表３に塩ビポリマーを他の樹脂と分別する方法が列挙されている。サイクロ

Ind.Eng.Chem.Res. 2008,47,8619-8625

ン、触媒を使ったオゾン処理、KMnO4 処理、

図８は原料塩ビポリマー粉砕で新たな反μ波と加熱処理、Fenton(Fe/HOOH)処理。文

応面が出て来る様子を示している。図７の献では超音波/HOOH の併用を研究している。

粉砕工程は図８と同じである為、執筆者が超音波下、３％過酸化水素溶液で PVC 表好ましい工程を加えた。一つはバッチ反応

からフロー反応へ。循環形式も必要。精製分の防御も重要だ。

離も気液でない固体が入るとより複雑にな

２）高塩素ゴミは設備腐食防止の観点からる。ここでは完成されたプロセスは確認で本プロセスには入れず低温処理工程に。

きなかった。この延長に求める解決策があ

表３

塩素系廃プラのデータ化るのか慎重に見極めたい。
４，まとめ
ゴミ焼却時の混入塩ビポリマーの問題は、

１）日本ではゴミ収集回収システムが根付

低エネルギー回収率であり喫緊の課題であいている。その中に塩素系プラスチックは、る。世界中未解決のままである。

塩素含有製品と表示し新たに分別回収すべ

表２ 塩ビポリマー分別回収メリット

きだ。PET 回収システムのように。
２）サンプリングデータとゴミ排出の特定が明確になると対処法も具体化出来る。
３）最終的には焼却設備への腐食等が懸念される廃棄物の LCA を認識し製品の利便性を享受する。上手に使うべきである。
残念ながら歯切れの良い内容にならなかった。塩ビ問題の深刻さが少しでも伝われ

１）通常の大型設備、ましてや公共性を担うばと思う。また技術面でも実用化に必要なゴミ焼却炉なら 30 年以上の耐久性である検討に期待している。また分別回収システべきだ。全面停止を回避する予備工程を備ムを足掛かりに塩ビポリマーに対しても結える為にも汎用材質焼却設備は必須である。

束力でバックアップして欲しい。

２）腐食性廃棄物含めないゴミ焼却設備な（日付）2024 年 6 月 3 日

らば 800-1000℃で約 100%、脱塩素されたゴミなら 50-60%回収の可能性がある。
表３

廃プラ処理ブロック図イメージ＜補足説明＞
当初塩ビポリマーを混合物から分別回収し再利用する事も考え調査してみた。しかし、医療関係でも慎重な扱いであり、既存製品と同等なら安値の価値にしかならず、今回は高付加価値化などは断念した。
１）塩ビポリマーの反応性の良さ
２）反応と製品イメージ

１）焼却ゴミの前処理、塩素分析をサンプリ

３）塩ビポリマーとのクロスリンク

ングによって如何に高めるかは最大の課題

４）相溶化剤としてである。更に見逃した場合の本プロセス前など添付した。

廃プラ塩ビの反応
塩ビポリマーは反応性に富んでいる。
(1) 廃プラ塩ビを原料に付加価値化

図

ポリスチレングラフト PVC

J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem., 2006, 44, 2476

図フタレート代替

Macromol,Rapid Commum.,2014,2825,666(2) 廃プラ塩ビのクロスリンク
図 塩ビポリマーからの誘導塩ビポリマーのクロスリンクの例も多い。

Chem. Soc. Rev., 2023,52, 4755

シリコン架橋で超微細なメンブレンフィル

一般論として、求核置換反応促進の為、粉ターもその一つ。J,Membrare Science ,砕顆粒化し溶解・融解速度を高めている。

2023,121884

その他、重金属吸着剤やゴケーブルの場合、塩ビポリマーの含有量はム成分とのクロスリンクで高温時の電気伝３７重量％と半分以下で、フィラーCaCO3 や導度が高まった。CO2 吸着剤。汚れ防止。

フタレート等が占める。塩ビポリマーの前(3)廃プラ塩ビを相溶化剤に処理は高温で、粉砕サイズを細かくするとLDPE と PVC の混合に相溶化剤が接着効果

効 率 的 で あ る 。 Polymer Degradation andを発揮した。J.App,Pol,Science,110,1750

Stability 93 (2008) 1822–1825– 1755 ,2008

図の(a)の反応応用例を示す。グラフト化やフタレート代替を示している。

以上