牛乳からプラスチックが作れるって知っていましたか？しかも環境にやさしい生分解性プラスチックなんです！今回は、家庭で簡単に挑戦できる「カゼインプラスチック」の作り方と活用法をご紹介します。自由研究のテーマとしても最適なこの実験で、環境問題について楽しく学びながら、創造性を発揮してみませんか？
カゼインプラスチックとは？環境にやさしい理由
カゼインプラスチックとは、牛乳に含まれる「カゼイン」というタンパク質を主成分としたプラスチックです。このプラスチックの最大の特徴は「生分解性」を持っていること。自然環境下で水と二酸化炭素に分解されるため、環境への負荷が極めて少ないんです。
普段私たちが使用しているプラスチックのほとんどは石油由来で、自然界では分解されにくく、海洋プラスチック問題など環境汚染の原因となっています。そんな中、牛乳から作れる生分解性プラスチックは、環境問題解決への一歩として注目されているんです。
カゼインプラスチックは土に埋めておくとボロボロになって分解されるので、環境にやさしいだけでなく、子どもたちが環境問題について考えるきっかけにもなります。
牛乳からプラスチックができる仕組み
では、なぜ牛乳からプラスチックが作れるのでしょうか？
牛乳の成分の約9割は水ですが、残りの成分にはタンパク質と脂肪分、ミネラルなどが含まれています。このタンパク質の大半は「カゼイン」と呼ばれるもので、牛乳の中では水分の中にバラバラに浮かんでいます。
ここに酢やレモン汁などの酸を加えると、カゼインが集まって沈殿します。これを取り出して乾燥させると、水分が抜けていく過程でカゼイン分子同士が結合してポリマー（高分子）になり、プラスチックができあがるのです。
簡単に言えば、酸を加えることでタンパク質を固め、乾燥させることでプラスチック化するというわけです。
カゼインプラスチックの作り方【基本の手順】
それでは、実際にカゼインプラスチックを作ってみましょう。基本の作り方を紹介します。
用意するもの
- 牛乳 100$301C200ml
- 酢またはレモン汁 10$301C15ml（大さじ1$301C2）
- かき混ぜ棒（スプーン）
- 耐熱グラスまたは容器（2個）
- ガーゼまたはコーヒーフィルター
- クッキングペーパー
- 型（クッキーの抜き型など好きな形のもの）
- 電子レンジ
作り方の手順
1. 牛乳を加熱する
牛乳を耐熱容器に入れ、沸騰するまで加熱します。電子レンジなら500Wで1分20秒程度、またはIHやガスコンロで加熱しても良いでしょう。
2. 酸を加える
熱い牛乳に酢またはレモン汁を少しずつ加えながらかき混ぜます。すると、白いかたまり（カゼイン）と透明な液体に分かれていきます。
3. カゼインを取り出す
別の容器にガーゼやコーヒーフィルターをしき、そこに2の液体を注いでカゼインをこし取ります。
4. カゼインを洗う
ガーゼに包んだまま、カゼインを水で3分ほど洗います。この工程で臭いが軽減されます。
5. 水気を取る
ガーゼからカゼインを取り出し、クッキングペーパーで包むなどして水気をよく取ります。
6. 形を整える
水気を取ったカゼインを好きな形の型に入れて形を整えます。
7. 乾燥させる
形を整えたカゼインを乾燥させます。電子レンジで1分ごとに様子を見ながら加熱するか、自然乾燥させてもOKです。
これでカゼインプラスチックの完成です！
失敗しないためのコツとポイント
カゼインプラスチック作りで失敗しないためのポイントをいくつか紹介します。
牛乳の選び方と温度
- 牛乳が温かいうちに酢を入れましょう。冷えた牛乳に酢を入れても、牛乳は固まりません。
- 低脂肪乳は凝固しにくいため、生乳100％のものを使用するのがおすすめです。
乾燥のコツ
- 電子レンジでの加熱は一度に長時間せず、1分ごとに取り出して固さを確認しながら行うと良いでしょう。
- 自然乾燥させる場合は、表面のひび割れが少なく強度が増すというメリットがあります。
臭い対策
- 酢の代わりにレモン汁を使うと、ツンとした臭いが軽減されます。
- カゼインを水でしっかり洗うことで臭いが軽減されますので、この工程は丁寧に行いましょう。
カゼインプラスチックのアレンジ方法
色づけや装飾
- 乾く前に食紅などで色をつけると、グラデーションができて美しく仕上がります。
- 乾いた後は絵の具などで模様を描くこともできます。
- 乾く前に穴を開けておけば、紐を通してストラップにすることもできます。
強度を上げる工夫
カゼインプラスチックは通常のプラスチックより強度が弱いという課題がありますが、以下の方法で強度を高めることができます。
- イヌリン（キク科の野菜に含まれる食物繊維）を添加する
- セルロースを添加する
- プラスチックの厚さを調整する
- 乾燥方法を工夫する（自然乾燥が強度を高める場合も）
自由研究として発展させる実験アイデア
カゼインプラスチック作りを自由研究として深めるためのアイデアをいくつか紹介します。
1. 様々な牛乳での比較実験
低脂肪乳や加工乳など、さまざまな種類の牛乳でカゼインプラスチックを作り、固まり方や色の違いを比較してみましょう。また、豆乳でも同様の実験が可能です。
2. 分解速度の観察
作ったカゼインプラスチックを土の中に埋めて、どのくらいの期間で分解されるかを観察する実験も面白いでしょう。定期的に観察して記録をとることで、生分解性の検証ができます。
3. 強度テスト
異なる材料や配合で作ったプラスチックの強度を比較するテストも可能です。例えば、一定の高さから重りを落とし、どれくらいの重さに耐えられるかを調べてみましょう。
4. 他の生分解性プラスチックとの比較
市販の生分解性プラスチック製品と比較して、特徴や性質の違いを調べるのも良い研究テーマです。
カゼインプラスチックの実用例と可能性
現在、カゼインプラスチックはボタンや印鑑などに利用されていますが、さらなる可能性を秘めています。
牛乳の大量廃棄という問題が存在する中、廃棄予定の牛乳をカゼインプラスチックに変換できれば、食品廃棄問題とプラスチック環境問題の両方に貢献できる可能性があります。
また、生分解性を活かした短期間使用の製品や、自然環境に配慮した商品パッケージなど、今後さまざまな分野での活用が期待されています。
まとめ：環境にやさしいプラスチックを作って学ぼう
牛乳から作るカゼインプラスチックは、石油由来の通常のプラスチックとは違い、生分解性があり環境にやさしい特徴を持っています。家庭にある材料で簡単に作れるため、子どもから大人まで楽しめる実験です。
自由研究のテーマとしてはもちろん、環境問題について考えるきっかけとしても最適な題材です。様々なアレンジや発展実験を通して、プラスチックと環境の関係について理解を深めてみてはいかがでしょうか。
ぜひ一度、牛乳からプラスチックを作る不思議な体験をしてみてください。きっと新しい発見があるはずです！
参考情報
うちラボ「牛乳からプラスチックを作ってみよう｜おうちで実験」
https://uchilab.jp/experiment/plastic/
リセマム「【自由研究・化学】牛乳からプラスチックを作ろう（中学生向け）」
https://resemom.jp/article/2018/07/10/45558.html
三菱ケミカルグループ「化学実験動画 「牛乳から生分解性プラスチックをつくろう！」」
https://www.youtube.com/watch?v=A9-7JcOyvO8
コメント