廃プラスチックの圧縮処理過程において発生する化学物質に関する研究
環境システムコース
緒言

1.1 背景1.

地球環境工学分野

36642 崎山 大輔

物質を検証する必要がある。
そのために、本研究では圧縮試験器を用

プラスチック類は現代人の生活には欠かい、プラスチックを様々な条件下で圧縮すせない物になってきており、消費生活用品ることによって発生する化学物質の同定、として広く用いられている。しかし、その定量を行う。また、発生する化学物質と杉処理方法は確立されておらず、環境に対す並中継所付近で確認された化学物質との関る負荷が問題となっている。

連性を検討することを目的とする。

処理方法において問題になった例として杉並病の問題があげられる。杉並病とは平3.

実

験

3.1 試験材料

成 8 年 4 月に東京都清掃局杉並中継所（プ

不燃ゴミの中に含まれる割合の大きい高ラスチック主体ごみ圧縮積み替え施設）が分子材料の PE（ポリエチレン）と PVC（ポ稼動を始めてから、中継所周辺地域においリ塩化ビニル）を材料とした。形状は直径て集団発生した健康被害である。平成 14 年

20mm,高さ 20mm の円柱ブロック型と直径6 月 25 日に公害等調査委員会裁定委員会が200mm,高さ 200mm のパイプ型を使用した。

下した裁定では中継所の稼働開始からの 53.2 実験装置

ヶ月間に操業に伴って排出された化学物質実験装置として圧縮試験器（丸東製作所）が健康被害の原因であることが認定されてを製作した（Fig.1）。コンプレッサーによっいる。しかし、裁定ではどの化学物質が原て最大 44.2 N/cm2 の力を加えることができ因であるかの特定はされていない。

る。

プラスチックなどの合成化学物質は、その多くに毒性があるか否かが正確にわかっていない状況である。また、使用方法や処理過程によっては二次的に化学物質を排出することが知られている。そういった問題を解決するためにも、確かな処理方法を確立する必要がある。
2. 研究の目的・概要
杉並中継所の問題があったにも関わらず、現在も長野市に同じような中継所が建設されようとしている。また、不燃ゴミを圧縮する装置なども「ゴミの減容化ができ、環Fig.1圧縮試験器

3.3 放置実験

境にもやさしい」として普及しつつある。

放置した状態でどのような化学物質が発それらの環境影響を明らかにするためにも、生しているかを圧縮する前の予備実験としプラスチックの圧縮において発生する化学て行った。PE,PVC のブロックそれぞれ 100ｇを精秤し、内面を電解研磨した 容量 2 リ

ane,trichloroethylene,trichloroethane

ットルのチャンバーに入れ、50 mmTorr 以

VOC16 項目に含まれる物質が発生してい下に真空引きした後、超高純度窒素た。時間の経過と共に、それらの量が減少（99.99995%）高純度空気（99.9999%）をそしているが、PVC は空気中で放置している

れぞれ 1.5 atm 充填した。室温で放置し、そ状態でもこれらの有害な物質が発生していの間適時各回 100 ml ずつサンプリングし、ることがわかった。

な ど

GC-MS に導入してチャンバー内の VOC 成分の分析を行った。

hexanalnonaneacetonePE では窒素中、空気中に関わらず炭素数が偶数(8,10,12)の物質が顕著に発生していた(Fig.2)。また各物質は時間に比例して発octanal

生量が増加していることがわかった(Fig.3)。

decanalFig.4 VOC 成分分析結果(PVC 窒素中)
12HexaneAbundance/d8(-)

10VOC 成分分析結果(PE 窒素中)

Fig.2

HexanalNonane8Octanal
1-chloroheptane

64
22000Abundance/d8 (-)

18016001401208060

1015time(hour)

2025

Table1PVC 放置で発生した物質

4020PVC 放置（空気中）0010203040Time (hour)

506030Fig.5 各物質の時間における発生量変化(PVC 窒素中)

n-Octanen-Decanen-Dodecane

1005701,2-dichloroethenechloroform

Fig.3 各物質の時間における発生量変化(PE 窒素中)

PVC は窒素中と空気中では違う傾向が見tetrachloroethylene

1,3,5-trichlorobenzene

1,2-dichloropropane trichloroethylene
1,3-dichrolopropene chlorobenzeneられた。窒素中では直鎖状の炭素化合物やethylbenzene tetrachloroethane

アルデヒド類などが発生していた。また、

o-dichlorobenzene

各物質は時間に比例して発生量が増加してp-dichlorobenzene 1,2-dichloroethaneいることがわかった。空気中では

1,2,3-trimethylbenzene

chloroform,tetrachloroethylene,1,2-dichloroeth

m-dichlorobenzene

1,3,5-trichlorobenzeneで発生した物質の比較を Table2,3 に示した。

o-dichlorobenzene

圧縮m-dichlorobenzene
p-dichlorobenzene
1,2,3-trimethylbenzene

Fig.8 圧縮実験(2)の概念図
Fig.6

VOC 成分分析結果(PVC 空気中)PE からの発生物質と摩擦実験の発生物質

Table 2PVC の放置実験（空気中）で発生してい摩擦

圧縮

た 1,3,5-trichlorobenzene などは杉並中継所

Isopropyl alcohol

4-pentanalのコンテナ内では機械による熱、また局所

ethyl acetate

benzene

的には圧縮による摩擦などで高温になるこ

hexane2,3,4-trimethylhexaneとでダイオキシン類に変化する可能性があbenzenedecane

ることも危惧しなければならない。

toluenedodecane

3.4 圧縮実験

Table3 PVC からの発生物質と摩擦実験の発生物質

圧縮することで発生する化学物質を調べ

摩擦

圧縮るために、(1)摩擦の起こらない状態の圧縮

carbon disulfide

chloroform

実験と(2)摩擦の起こる状態の圧縮実験を行

hexanebenzaldehyde

った。概念図を Fig.7 に示した。

benzenedecanetoluenetrichloroethylene(1)摩擦の起こらない状態の圧縮実験はPE,PVC のブロックそれぞれ 12 コを、圧縮放置実験でも発生していた物質、decane

試験器内に入れ、実験材料同士が接しないや dodecane などの鎖状の炭素化合物が発生ように配置し、高純度空気（99.9999%）でしていた。それ以外に pentanal などのアル2容器内をパージした後、35.3N/cm の押しつデヒド類、benzene の発生が見られた。圧縮け力で圧縮した。概念図を Fig.7 に示した。

することによって、プラスチック内にある、高分子になり損ねたモノマーなどが外に押し出された可能性がある。

圧縮(2)PE から発生した物質と摩擦実験で発生した物質の比較を Table4 に示した。
Table4 PVC からの発生物質と摩擦実験の発生物質

摩擦圧縮（空気中）

Isopropyl alcohol

tolueneethyl acetate

hexanal

ル型の PE,PVC をそれぞれ圧縮試験器内にhexane

ethylbenzene

入れ、その後は(1)と同じ条件で行った。概benzene

benzaldehyde

念図を Fig.8 に示した。

tolueneoctanalFig.7 圧縮実験(1)の概念図(2)摩擦の起こる状態での圧縮実験はボー(1)PE,PVC から発生した物質と摩擦実験

この実験はボール型のプラスチックを圧Table7

PVC 破損実験（窒素中）の発生物質縮したので、プラスチック同士が圧縮されPVC 破損実験（窒素中）ると同時に摩擦される関係にもある。(1)のhexane butanal benzene

結果と比較しても発生物質が異なることか

hexanal3-ethylhexane

ら、圧縮によって物質が発生するメカニズ

styrenebenzaldehyde cycloheptane

ムと摩擦で発生するメカニズムが異なるとo-xylenep-xylene考えられる。さらに、摩擦と圧縮が同時にTable8起こると、また違ったメカニズムで物質がtolueneethylbenzene

acetaldehyde

3-hexene

PVC 破損実験（空気中）の発生物質

PVC 破損実験（空気中）発生することも示唆された。

1,2-dichloroethene

3.5 破損実験

tetrachloroethane 1,3,5-trichlorobenzene

中継所の中で起こっている現象の 1 つと

tetrahydrofuran

tetrachloroethylene

butanal toluene

して破損がある。PET ボトルなどの中が空

nonanal 1,3-butadienol benzene

洞になっているようなプラスチックは多く

2,5-dihydrofuran

nonanehexane acetaldehyde存在しており、それらは圧縮によってそのポリ塩化ビニルからの発生物質には環化一部が折れたり、欠けたりして破損する。

しているものが多く見られた。それはポリ実際の中継所内の現象でこれが最も生じて塩化ビニルの塩素が、結合エネルギーが小いると考えられる。

さいため脱離しやすいことが原因であるとパイプ型の PE,PVC を 1 本、圧縮試験器考えられる。塩素脱離によって benzene や内に入れ、高純度空気（99.9999%）か高純toluene が発生、また反応間に脱離した塩素度窒素（99.99995%）で容器内をパージしたが結合し、dichlorobenzene や trichlorobenzene

2後、35.3N/cm の押しつけ力で圧縮した。
空気中、窒素中でそれぞれ PE,PVC から発生した物質を Table5-8 に示した。

が発生したと考えられる。
4.

結論

本研究では平田の研究に比べ、杉並中継所で確認された化学物質が多く発生していTable5

PE 破損実験（窒素中）の発生物質た。それは摩擦以外のメカニズムによる化PE 破損実験（窒素中）学物質の発生があることを示唆している。

hexane benzene hexanal

ethylbenzene

3-ethylhexane p-xylene styrene

nonane

放置した状態でも有毒な化学物質が発生しており、それを圧縮、破損することでさ

undecane dodecane 3-methylnonane

らに有毒な化学物質が多種にわたり発生し3-methyl-2-nonene 1,3,5-trimethylbenzeneていた。杉並中継所ではプラスチック以外にも他の不燃ゴミ、生ゴミ、金属なども圧Table6

PE 破損実験（空気中）の発生物質縮される。本研究で確認されなかった有毒PE 破損実験（空気中）な物質がそれらとの相互作用によって発生

hexane cyclohexane heptane
tetrachloroethylenem-xylenestyrenebenzeneethylbenzene

3-ethylhexane
benzaldehyde

していると考えるのは妥当であろう。
プラスチックの処理方法を確立するためにはまず、プラスチックの製造段階で、低分子を放出しないような安全なプラスチックの開発技術が必要不可欠である。