Sargassum-based particleboards for sustainable construction: Performance of pelagic and benthic biomass combined with agro-industrial residues

毎年、カリブ海、メキシコ、ブラジルの海岸には、大量の茶色い海藻が打ち上げられています。この「サルガッサム（ホンダワラ）」と呼ばれる海藻は、海洋の自然な一部ですが、気候変動と汚染によって、圧倒的な量で到来するようになりました。砂浜の上でこれらが腐敗すると、有害なガスを放出し、地域の生態系を害し、観光業を妨げ、公衆衛生を脅かします。同時に、世界の家具および建設業界は、キャビネットや棚、壁を作るための木材パネルを作るために、樹木の伐採に大きく依存しています。これら2つの問題――腐敗する海藻が多すぎることと、木が切られすぎていること――は一見無関係に見えますが、どちらも再利用すべき有機物の余剰を伴っています。科学者たちは、これらの廃棄物を有用な製品に変える方法、すなわち、材料を廃棄するのではなく再利用する「サーキュラーエコノミー（循環型経済）」という概念に、ますます注目しています。課題は、これらの湿っていて繊維質で、しばしば塩分を含んだ材料を、建物や住居に使用できるほど強いものへと結合させる方法を見つけることにあります。

ブラジルとカナダの研究チームは、この腐敗していく海藻を建築材料に変えられるかどうかを検証するために着手しました。彼らは、小さな木片や植物繊維を接着剤と一緒に圧縮して作る平らなシートである「パーティクルボード」の製作に焦点を当てました。チームは2種類の異なるサルガッサムを収集しました。一つは外洋に浮遊して巨大なマット状になって海岸に打ち寄せられるもので、もう一つは沿岸近くの海底で育つものです。これらの海藻の破片を繋ぎ止めるために、彼らは2種類の一般的な農業廃棄物、すなわちサトウキビを圧搾した後に残る繊維質のパルプである「サトウキビバガス」と、ココナッツの殻の繊維を混ぜ合わせました。彼らは、工場で通常使用される石油ベースの接着剤よりも毒性が低い、植物由来の接着剤であるヒマシ油から作られた特殊な糊を使用しました。目的は、これらの混合物が、家具や内装壁に求められる安全性と強度の基準を満たす固体パネルを形成できるかどうかを確認することでした。

研究者たちは、成分がどのように作用するかを比較するために、4種類の異なるパネルを作成しました。サトウキビバガスを外層に使用して中心部に海藻を入れたものもあれば、外側にココナッツ繊維を使い、中に海藻を入れたものもありました。彼らはこれらの混合物を大きなカッティングボードほどの大きさの板に押し固め、厳格にテストしました。テストでは、水に浸した際の板の膨張度、破断するまでの耐荷重、および層同士の密着性を測定しました。結果は、2種類の農業パートナーの間で明確な差があることを示しました。サトウキビバガスを用いたパネルは非常に優れた性能を示し、オフィス用のパーティションや家具などの乾燥した環境における非構造用途の厳しい要件を満たしました。これらのボードは強く、形状を維持し、水をあまり吸収しませんでした。

対照的に、ココナッツの殻の繊維を用いたパネルは、それほど良い結果にはなりませんでした。これらは結合に関する最低限の安全基準は満たしていたものの、サトウキビ版よりも著しく多くの水を吸収し、より大きく膨張しました。研究者が強力な顕微鏡でボードを観察したところ、その理由が判明しました。サトウキビの粒子は密に詰まっており、緻密で固形な構造を作り出していました。しかし、ココナットの繊維はより長く細かったため、ボードの内部に隙間や空洞が生じ、そこから水が容易に浸入しやすい状態になっていました。この粒子の適合性の違いが、海藻の種類よりも重要であることが証明されました。海藻が外洋由来であれ海底由来であれ、適切な農業パートナーと混合されている限り、最終的なボードの強度に大きな違いはありませんでした。

また、研究ではこれらの新しいボードが熱の通過をどの程度防げるか、つまり断熱性についても測定しました。サトウキビと海藻で作られたパネルは、建設で使用される標準的な木製品と同等の熱伝導率を示し、建物内の温度維持に役立つ可能性を示唆しました。研究者たちは、海藻単体では強度が低く吸水性が高すぎるため、主要な建築ブロックとして使用するには不向きであるが、サトウキビバガスと植物由来の接着剤と組み合わせれば、充填材として非常にうまく機能すると結論付けました。このアプローチは、増え続ける環境上の厄介事を、価値ある資源へと変える実用的な方法を提示しています。本来であれば海岸で腐敗してしまう海藻を利用することで、コミュニティは分解中に放出される有害ガスの発生を抑えつつ、同時に木材製品に代わる持続可能な選択肢を作り出すことができ、沿岸部の問題を建設業界への解決策へと転換することができるのです。