PFAS（パーフルオロアルキル化合物およびポリフルオロアルキル化合物）として知られる合成化学物質は、私たちの健康と私たちが依存している環境にかなりの脅威を与えているにもかかわらず、私たちの日常生活の多くの隅に幽霊のように潜んでいます。しかし今、複数の国の科学者チームが朗報をもたらしました。彼らはこれらの「永久化学物質」に代わる新しい物質の開発に成功したのです。
これらの製品に魔法のような耐水性を与える鍵はフッ素という元素であると長い間広く信じられてきました。フッ素原子は、水と空気などの物質の間に破壊できないバリアを構築できる小さな盾のようなもので、優れた疎水効果を実現します。フッ素のほぼユニークな特性ゆえに、フッ素の代替品を見つけるのは極めて困難です。
しかし、英国のブリストル大学、日本の弘前大学、フランスのコートダジュール大学の科学者たちは、たゆまぬ探究の結果、ついにフッ素のもう一つの謎を解明した。研究者たちは、フッ素の優れた性能は主にその「かさ高い」性質、つまり分子構造の中で大きな空間を占める性質によるものだということを発見した。さらに興味深いのは、この「巨大な」特性はフッ素に限ったものではなく、他の非毒性の分子構造によって巧みにシミュレートできることです。この重要な研究結果は、権威ある学術誌「Journal of Colloid and Interface Science」に正式に掲載されました。
この研究の共同筆頭著者の一人であるブリストル大学化学部のジュリアン・イーストー教授は、このことに深く感銘を受けた。「私たちの生活を想像してみてください。消火器の泡から、自宅のソファ、食品の箱、調理用の鍋、さらには女性の化粧品や毎日使うトイレットペーパーまで、PFASはほとんどあらゆるところに存在しています。」彼はさらに、「しかし、これらの物質は私たちの健康を脅かすだけでなく、分解が非常に難しく、環境中に蓄積し続けるため、『永久化学物質』とも呼ばれています。かつては、安全で同等の性能を持つ代替品を見つけるのは、干し草の山から針を探すようなものでした。しかし幸いなことに、私たちのチームによる長年の献身的な研究の結果、ついに重要な突破口を開くことができました！」と強調しました。
彼らが発表した研究結果は、PFAS の化学構造を深く分析し、その重要な「かさばる」特性を正確に特定した詳細な「解剖レポート」のようなものであり、これはまさに、より安全な方法で PFAS を模倣するという彼らの主な目標です。さらに重要なことは、この研究は、自然界に広く見られる無毒で無害な元素である炭素と水素のみで構成された非フッ素化構成要素が、同様に優れた代替品となる可能性があることを強力に示していることです。
イーストー教授はさらに、彼らの考えを次のように説明しました。「数多くの実験的探究を通して、私たちは思いがけず、空間を占有するこの『大きな』構造断片がPFASに特有のものではないことを発見しました。これは、脂肪や燃料分子など、私たちの身の回りにある多くの一般的な物質にも存在します。」この発見は彼らにインスピレーションを与えた。そこで私たちは、自然界からこれらの設計原理を借用し、巧みに改良された一連の新しい化学分子を創り出すことに着手しました。これらの新しい分子は、毒性リスクを完全に排除しながら、私たちが必要とする優れた特性を維持しています。彼はさらに、「設備の整った当社の化学合成研究所では、PFAS分子中のフッ素原子の位置を、炭素と水素のみで構成される特定の構造単位に段階的に置き換えました。この探索と検証のプロセス全体には約10年を要しました。PFASの幅広い用途を考慮すると、この成果の潜在的な影響は間違いなく極めて広範囲に及ぶでしょう」と述べました。
現在、研究チームは自信を持って次のステップを計画しています。それは、研究室で検証したこれらの貴重な原理を、市場に投入できる商業的に実現可能な PFAS 代替品の設計に反映させることです。
フランスのコート・ダジュール大学の協力者であるフレデリック・ギタール教授も、この成果を高く評価し、「この新たな成果は、間違いなく産業界や学界の同僚から大きな関心を集めるだろう」と述べた。同氏は、「フランスと中国の関連企業との協力を開始しています。これらの革新的なアイデアをできるだけ早く具体的な製品に変え、市場に投入し、より安全な選択肢が人々の利益となるようにすることが目標です」と明らかにした。