image: Researchers at The University of Tokyo Institute of Industrial Science repurpose food waste to build materials with a bending strength comparable to concrete and that still taste good view more
Credit: Institute of Industrial Science, the University of Tokyo
東京大学 工学部 社会基盤学科 ４年の町田 紘太 学部生（研究当時）と同 生産技術研究所の酒井 雄也 准教授は、同 生産技術研究所 豊島ライフスタイル寄付研究部門での作製に着想を得て、野菜や果物など廃棄食材を乾燥後に粉砕し、適量の水を加えて熱圧縮成形することで、建設材料としても十分な強度を有する素材製造の技術を開発しました。
＜研究の背景＞
食品廃棄物は、本来食べられるのに廃棄されてしまう「食品ロス」と、野菜や果物の皮、種、芯、肉や魚の骨、鱗といった食用にできない「不可触部」の２つに分類されます。日本では２０１８年には約６００万トンの可食部（食品ロス）と約１,９３０万トンの不可食部が廃棄物処理され、これらの約５割が肥料化、飼料化、約４割が焼却、埋め立てされていると試算されています。肥料化、飼料化のいずれで活用する場合も、製品の単価が低いため、収益を上げることは容易ではありません。また堆肥については年間８,３００万トン発生する家畜糞尿も活用されており、その結果、農地における窒素過多が進行していることが指摘されています。そのため、食品廃棄物について、飼料化、肥料化以外に、高付加価値を付けつつ活用する新たな方法が求められてきました。
＜研究内容＞
本研究では原料をフリーズドライ、粉砕した後に、様々な条件で加熱成形を実施した結果、完全植物由来の新素材に、十分な強度を付与することに成功しました。熱圧縮成形における最適な温度は１００℃前後、圧力は２０ＭＰａ前後で、原料によって異なります。廃棄野菜や果物が熱圧縮成形により高い強度を発現するメカニズムについては検討中ですが、熱圧縮成形において熱により食材中の糖類が軟化し、圧力により糖類が流動して間隙を埋めることで、強度が発現しているものと予想されます。原料によっては１８ＭＰａの曲げ強度を達成しており、一般的なコンクリートの曲げ強度（約５ＭＰａ）と比較して４倍の強度を確認しています。木材に使われる耐水処理を加えることで、耐水性が求められる環境での使用も可能です。
また製造条件を調整することによって、原料の香り、質感の維持もしくは除去、色の調整などを行い、粉末にした廃棄野菜や果物に、塩や砂糖、コンソメパウダーなどの調味料を加えることで、強度を維持したまま味を向上させられることも確認されています。これにより、建設材料程度の強度を有しつつ、使用後には食用に供することを目的とした素材としての活用も期待されます。
＜研究の意義と展望＞
本素材製造技術を活用することで、廃棄野菜や果物の焼却や埋め立ておよび堆肥化による窒素過多を回避するとともに、本来必要であった資源採取が不要となることから環境負荷を低減することが期待されます。
###