米国在住の韓国人科学者が、海藻や海草を模倣し、微小プラスチックを大きさに関係なくすべて捕捉する網を開発した。生態系はもちろん人間にまで慢性の健康被害をもたらした微小プラスチックを除去する方法を自然が提供した形である.
米国ノースカロライナ州立大学化学・生物工学科のオーリン・ヴェレヴ（Orlin Velev）教授とホン・ヘリン博士の研究チームは「海藻と海草に微小プラスチックが絡みつく現象を模倣し、淡水と海水で多様な大きさの微小プラスチック粒子を捕獲する網を開発した」と5日（現地時間）明らかにした。今回の研究成果は国際学術誌「サイエンス・アドバンシズ」7日号に表紙論文として掲載された.
世界全体で毎年800万tずつプラスチックごみが海に流入すると推定される。微小プラスチックとは、分解されないまま大きさだけが5㎜以下に小さくなったものを指す。深海から南・北極、アルプスの高山地帯まで地球の至る所で見つかるだけでなく、飲食物や水、日用品からも検出される。微小プラスチックは粒子が小さいと血液脳関門（BBB）まで通過し得るため、認知症や脳卒中まで誘発しかねないとの懸念も出ている.
◇モズク筏と海草の葉ボールから着想
ホン・ヘリン博士は、海上を漂うモズクの筏や海岸で見つかるネプチューンボールにプラスチックごみや粒子が絡みつくことから着想を得て、ナノメートル（㎚・10億分の1m）からミリメートル（㎜）サイズまで多様なプラスチック粒子を一度に捕集できる網目構造を開発した.
褐藻類であるモズクは気囊があり、巨大な筏のように海面を漂う。その過程でプラスチックごみや粒子と絡み合い閉じ込める。ネプチューンボールは「ポシドニア・オセアニカ（Posidonia oceanica）」という海草から落ちた葉が波にもまれ、硬い繊維質だけが残って球状にまとまったものである。ポシドニアはギリシャ神話の海の神ポセイドンに由来し、ローマ式表記に基づきネプチューンボールと呼ぶ.
研究チームは天然高分子物質であるアルギン酸塩とキトサンで網状構造を作った。アルギン酸塩はコンブやワカメなどの褐藻から得られ、キトサンはカニ殻やエビ殻にある糖たんぱく質複合体キチンから得られる。原料の段階から水産物加工過程で出る廃棄物を再利用できる利点がある.
まずアルギン酸塩で複雑に枝分かれする軟質樹枝状コロイドを作った。この物質は微細な繊維が四方に伸びており表面積が非常に大きい。それだけ他の物質と接触しやすい。凍結と解凍の過程を経ると内部はコロイドが密集して硬くなり、表面は枝が露出した構造になる。最後に微細な枝の表面を陽電荷を帯びるキトサンでコーティングした。これによりヤモリの足裏や蜘蛛の糸のように周囲の物質と非常に強く結合する.
研究チームは天然高分子物質で作った網で、実際に海岸で採取した海水から多様な大きさの微小プラスチックを捕獲する能力を確認した。ヴェレヴ教授は「1㎜以上の粒子は網に引っかかり、数十㎚の非常に小さな粒子は接着方式で捕集できる」と述べた。強力な接着剤でコーティングした網を海に降ろし、微小プラスチックをすべて捕らえる格好である.
◇微小プラスチック を捕るロボット掃除機の概念も提示
生体模倣型の網は、自然が行うように微小プラスチック除去に大きく寄与すると期待される。スペインの科学者らは2021年に、ネプチューンボールが1㎏当たりプラスチック片1500個を捕まえると発表した。当時の研究チームは、ネプチューンボールが年間プラスチック粒子9億個を捕集できると推定した。ホン博士は、今回は自然を単純に模倣するのではなく工学的に再設計して性能を高めたと述べた.
ホン博士は昨年には海中に潜ってプラスチック粒子を捕まえ、再び浮上するシステムも開発した。今回は網と同じ物質を使ったが、移動型である点が異なる。プラスチック粒子を捕獲した後は、マグネシウムと水が反応して生じる気泡で浮上する。ホン博士は「昨年は微小プラスチックを捕集するロボット掃除機の概念を提示したとすれば、今回は自然の構造を模した網目を用いて商用化の可能性をさらに高めた」と述べた.
微小プラスチックを捕る網が商用化されるには、海や河川で長期間安定的に使用できるか検証しなければならない。また、微小プラスチック表面に微生物が増殖してバイオフィルムという膜を形成した場合でも捕集できるか確認する必要がある。量産プロセスを開発して経済性を確保する課題もある。ホン博士は「後続研究が進めば、環境浄化だけでなく産業廃水処理や水処理など多様な分野へ活用範囲を広げられるだろう」と述べた.
論文の第1著者であるホン博士は成均館大学を卒業し、同大学院で修士号を取得した。2020年にノースカロライナ州立大学に留学し、今年5月に博士号を取得した。今回の論文には慶北大学出身の博士課程研究員、キム・ビョンゴンも共著者として名を連ねた.
参考資料
Science Advances(2026), DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.aeg0819
Advanced Functional Materials(2025), DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.202423494
Scientific Reports(2021), DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-79370-3