不可能な材料: セルロース

2022 年 7 月 22 日 - 最終更新日 2022 年 7 月 22 日 16:18 GMT

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物議を醸している着色料の二酸化チタン (E171) は、がんの発生などの健康への悪影響との関連で長い間注目を集めてきました。

現在、チューインガム、ペストリー、コーヒークリーマー、栄養補助食品、スープ、ソースなどの製品に着色料として使用されている物議を醸している成分は、地球にも有害です。

わずか 2 週間後の 8 月 7 日には、二酸化チタンは EU で食品添加物として認可されなくなります。 食品メーカーは白色顔料の代替品の発見に躍起になっており、ケンブリッジ大学のスピンアウト企業は解決策を見つけたと信じている。

インポッシブル マテリアルズは、完全にセルロースから作られた持続可能な白色顔料を開発しています。

インポッシブル マテリアルズのテクノロジーのインスピレーションは自然、つまり東南アジア原産の Cyphochilus として知られる甲虫の一種から来ています。

Cyphochilus カブトムシの頭、体​​、脚は小さな楕円形の鱗で覆われており、外骨格全体を覆っています。 これらの鱗は異常に明るい白色です。

何かが白く見えるためには、すべての可視波長の光が散乱されなければなりません。 白い素材を作成する鍵は、光が「反射」できる粗い多孔質の構造を作成することだと、このスタートアップ企業は説明した。

Cyphochilus 甲虫の外骨格には、まさにそれが含まれています。それは、インポッシブル マテリアルズが自然界で発見される「最高の」光散乱体の 1 つとして認識している「並外れた」ネットワーク状システムです。

インポッシブル マテリアルズ チームは、カブトムシの鱗を「生物インスピレーション」として使用し、白色を生み出す同様の繊維構造を見つけようとしましたが、それがセルロースにあることを確認しました。 「その固有の棒状構造は、Cyphochilus 甲虫の光散乱システムを模倣しています」とスタートアップ企業は説明しました。

CEOのルーカス・シェルテル氏が説明したように、「白さ」を生み出すのはそれほど難しいことではない。 「私たちはこれを「散乱要素」と呼んでいますが、それをたくさん使うことで常に白さを作り出すことができます。粒子が多いと、入ってくる光が一種ランダムになり、それが白い外観を作り出します。

「この材料をさらに追加するか、コーティングを非常に厚くすると、常に白い外観が得られます。」

業界にとっての本当の課題は、非常に薄いスケールで、非常に少ない材料で白さを生み出すことです。

インポッシブル マテリアルズは、より持続可能な素材であるセルロースを使用して甲虫の外骨格内の構造を変換しています。「光学粒子を最適化する方法と持続可能な素材の使用を最適化する方法に関する当社のノウハウを組み合わせることが、この技術の起源でした。」

この新興企業は、食品着色料、包装、自動車塗装、紙のほか、化粧品や歯磨き粉などのパーソナルケア用品にも使用できる「より安全」で再生可能な構造顔料を製造していると主張している。

「現在、この製品は…白色度だけでなく、機械的安定性、混合安定性、および温度耐性も備えているため、業界で使用されているものにはるかに近づいています。

「しかし、それでも 100% セルロースです。他には何もありません。」

市場で二酸化チタンに代わるというインポッシブル・マテリアルズ社の野望の背後にある「最大の」推進力は、規制の圧力によるものだとシェルテル氏は説明した。

二酸化チタン、または TiO2 は、国連の国際がん研究機関 (IARC) によってヒト発がん物質の可能性があると分類されています。 2020年10月、欧州食品安全局（EFSA）は、TiO2を食品添加物として使用する場合、もはや安全とはみなされないとの判決を下した。

以前の研究でガンを引き起こす可能性があることが示唆されたため、フランスはすでに2020年1月1日からその使用を禁止していた。 Nature に掲載された 2017 年の研究では、この分子を飲料水に 100 日間添加した後、実験用ラットの前がん性成長が 40% 増加したことがわかりました。

EUでは、食品添加物としてのTiO2の使用を禁止する規制が2月7日に施行され、食品会社が添加物の使用を段階的に廃止し、代替品を見つける時間を与えるための6か月の猶予期間が設けられました。

その6か月の猶予期間が終わりに近づいているが、シャーテル氏はメーカーが完璧な代替品を見つけたと確信していない。 彼らは性能の点で、現在市販されているTiO2代替品の「白さ」に不満を持っている、とCEOはFoodNavigatorに語った。

また、代替品を使用せずに TiO2 を完全に除去することは選択肢ではありません。 「TiO2 を使用しないと、製品の顧客の受け入れが低くなります。[TiO2 を使用すると] 外観が「視覚的に優れた」ものになるためです。

「したがって、メーカーはそれに代わるものを積極的に探しています。市場に出ている代替品のどれも、当社の素材ほど革新的で持続可能なものはないと思います。」

「私たちは持続可能な側面を備えており、パフォーマンスの面で競争する必要はありません。食品市場で成功する可能性は非常に高いと思います。」

年間約 1,000 万トンが生産される TiO2 は、160 億ドル規模の白色顔料業界の市場リーダーです。 すべての顔料のほぼ 3 分の 2 に使用されています。

よく知られている健康上の懸念とは別に、TiO2 は「環境的に疑わしい」物質でもあるとシェルテル氏は説明した。 この化合物は、地殻の鉱物に含まれるチタンが空気中の酸素と反応するときに生成されます。

チタンはオーストラリア、シエラレオネ、南アフリカ、ロシア、日本で採掘されており、TiO2 の生産は「大量の」CO2 排出に関連していると私たちは言われました。 二酸化チタン製造者協会は、2012 年のデータに基づいて、顔料の二酸化炭素排出量を 5.3tCO2e/TiO2 製品と推定しています。

一方、インポッシブル マテリアルズは、木材パルプや農業廃棄物などの生物廃棄物から調達できる、広く入手可能な天然素材セルロースを使用しています。

「セルロースは分解する可能性があるため、はるかに持続可能ですが、重金属ベースの顔料には当てはまりません。また、再生することができます。」

TiO2をImpossible Materialsの代替品に置き換えることでどれだけのCO2eが除去できるかを正確に計算するには時期尚早であることを認めた上で、CEOは、初期段階の予測では潜在的に90％のCO2削減が示唆されており、「これはかなりの量だ」と述べた。 。​

インポッシブル マテリアルズにとっての最大の課題は、その成分を商業環境に合わせてスケールアップすることにあります。 この新興企業は現在、製品を次のスケール段階に進め、最終的には商業化に向けて支援するための資金を集めています。

インポッシブル マテリアルズは現在、顧客と協力して概念実証に取り組んでいます。

市場開拓戦略に関して、この新興企業は原料会社と製造業者の両方への供給を検討している。 まず、インポッシブル マテリアルズは、食品、医薬品、化粧品分野など、ニッチで高価値のアプリケーションをターゲットにします。

規制の観点から、シェルテル氏は顔料がナノサイズではないと強調した。 「当社の製品はナノセルロースではありません…それが非常に興味深いものになっていると思います。なぜなら、二酸化チタンに関する主な関心事はナノの側面、つまり素材自体ではなくそのナノサイズだったからです。」

実際、TiO2 には、消費者が暴露される可能性のあるナノ範囲 (つまり 100 ナノメートル未満) の粒子の (多くても) 50% が含まれていることが EFSA によって判明しました。

EFSAがこの添加物は人間の消費には安全でないと判断したとき、EFSAの食品添加物および香料に関するパネル（FAF）の委員長であるマジド・ユネス教授は、「この結論に達する上で重要な要素は、摂取後の遺伝毒性の懸念を排除できなかったということだ」と述べた。二酸化チタン粒子。経口摂取後の二酸化チタン粒子の吸収は低いですが、体内に蓄積する可能性があります。」

シェルテル氏は、インポッシブル・マテリアルズの技術はいわゆる微結晶セルロースに「はるかに近い」ものであり、パッケージ上にそのようにラベルが貼られることを期待していると説明した。

たとえば、米国ではこの種のセルロース系材料は一般に安全であると認識されています (GRAS)。

「原材料サプライヤーとしての私たちの仕事は、特徴付けられたすべての特性を備えた一貫した品質を生産することであり、それが配合に反映されます。その後、配合は食品メーカーの承認を受ける必要があります。」と彼は続けました。

「しかし、私たちはそこに何の障害も見当たりません。なぜなら、私たちはナノ範囲ではなく、このマイクロ範囲にいるからです。」

インポッシブル マテリアルズは、今後 12 ～ 18 か月かけて顧客との「実装段階」を進め、今後 2 ～ 3 年以内に大規模生産を達成する予定です。

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