第15部：持続可能な代替品と循環経済 – 根本的な解決に向けて

環境中に長期残留し生物蓄積性を示すPFASや分解されにくいマイクロプラスチックによる水環境汚染は、既存の浄水処理技術だけでは完全な解決が難しい。この課題に対して、「下流」での対処療法的アプローチだけでなく、「上流」での予防的対策、すなわち問題の根本的解決を目指したシステム変革が注目されている。本章では、PFASの代替材料開発の現状と課題、プラスチックに依存しない材料技術の進展、そして「循環経済」という新たな経済モデルについて検討し、持続可能な社会への移行に向けた科学的・社会的取り組みを多角的に分析する。

PFAS代替戦略と評価の枠組み

PFASの環境残留性と健康リスクが認識されるにつれ、代替材料の開発と評価が急速に進んでいる。しかし、単に一つの有害物質を別の未知の物質に置き換える「レグレッタブル・サブスティテューション」（残念な代替）を避けるためには、包括的な評価フレームワークが不可欠である。

エッセンシャルユースの概念

PFAS代替戦略の出発点として「エッセンシャルユース」（essential use）の概念が重要性を増している。この概念は、特定の製品・用途におけるPFAS使用の社会的必要性を批判的に評価するフレームワークである。Cousins et al. (2019)は、PFASの使用を以下の3カテゴリーに分類することを提案している：

1. 非必須用途（non-essential use）：社会機能にとって不要、または代替品が既に存在
2. 置換可能用途（substitutable use）：社会的重要性はあるが、PFAS不使用の代替手段が存在
3. 必須用途（essential use）：健康・安全に必須で、現時点で技術的に実現可能な代替品が存在しない

この枠組みに基づく分析から、Schreiber et al. (2021)は、調理器具の非粘着コーティング、一般消費者向け撥水製品、食品包装などの用途でのPFAS使用は「非必須」または「置換可能」に分類され、段階的廃止が可能であると結論づけている。一方、特定の医療機器、高性能電子部品、一部の消火剤などは現時点では「必須用途」に該当する可能性がある。

これを発展させ、Glüge et al. (2023)は最新の代替技術の進展を踏まえ、より詳細な「PFASエッセンシャルユースアセスメント」（PEUA）フレームワークを提案している。この評価システムでは、①社会的機能の重要性、②代替技術の成熟度、③代替導入の障壁、④経済的影響の4軸での多角的評価に基づき、段階的廃止の優先順位付けを行う。彼らの分析によれば、消費者向け製品の多くは5年以内にPFASフリー化が技術的・経済的に実現可能である一方、特定の産業用途では10年以上の移行期間が必要と結論づけている。

短鎖PFASの代替としての妥当性

長鎖PFAS（炭素数8以上）の環境・健康影響が認識されて規制が強化される中、一部の業界では短鎖PFAS（炭素数4-6）への移行が進められてきた。短鎖PFASは長鎖と比較して生物蓄積性が低いとされることがこの代替の根拠となっている。しかし、Wang et al. (2020)のレビューによれば、短鎖PFASは以下の特性から「レグレッタブル・サブスティテューション」に該当する可能性が高い：

• 環境中での極めて高い残留性（長鎖PFASと同等）
• 水溶性の高さによる広範な環境拡散と飲料水汚染
• 従来の浄水処理での除去困難性
• 潜在的な健康影響（特に肝臓、免疫系、発達への影響）

特に注目すべき知見として、Brendel et al. (2023)の最新研究では、6:2フッ素テロマーアルコール（6:2 FTOH）など、短鎖PFAS前駆体の一部が環境中で分解して長鎖PFASを生成する可能性が示唆されている。この「隠れた長鎖PFAS生成」という観点からも、短鎖PFASは真の解決策とはならないという認識が広がっている。

フッ素を含まない代替材料の開発動向

PFASに代わる完全にフッ素を含まない代替材料の開発が急速に進展している。Schellenberger et al. (2019)のレビューによれば、これらの代替材料は以下のカテゴリーに大別される：

1. シリコーンベース材料：ポリジメチルシロキサン（PDMS）などのシリコーンポリマーは、一部の撥水・撥油用途でPFASの代替として機能する。Zhang et al. (2020)の研究では、シリコーン修飾ポリウレタンが繊維製品において従来のPFAS系撥水剤と同等の性能を示すことが報告されている。
2. ワックスとパラフィン：Sørensen et al. (2021)の研究では、天然ワックス（カルナウバワックス、蜜蝋など）と合成パラフィンを使用した繊維処理が、特定の用途において従来のPFAS系撥水剤の代替となりうることが示されている。
3. デンドリマー：高分岐ポリマーであるデンドリマーは、その独特の構造と機能性から新たな代替材料として注目されている。Tan et al. (2022)の最新研究では、疎水性末端基を持つポリアミドアミンデンドリマーが、テキスタイルの撥水・撥油性能において従来のPFAS系処理と同等の効果を示し、かつ生分解性も有することが報告されている。
4. 超疎水性構造材料：Barthlott et al. (2017)が提唱した「ロータス効果」（微細構造による超疎水性）を応用した材料開発も進展している。Bhushan & Jung (2019)は、表面のマイクロ・ナノ階層構造を精密制御することで、化学的な撥水コーティングに依存しない新たなアプローチを提案している。Li et al. (2024)の最新研究では、レーザー微細加工と環境親和的なワックスコーティングを組み合わせた超疎水性アルミニウム表面が、食品調理器具に応用可能な高耐久性非粘着性能を示すことが報告されている。

包括的安全性評価の重要性

新規代替材料の登場に伴い、その安全性と環境影響の包括的評価が不可欠となっている。Fantke et al. (2021)は、従来の単一指標による評価ではなく、複数の環境・健康影響指標を統合した「持続可能な材料スクリーニング」（SMS）フレームワークを提案している。この評価システムでは、以下の要素が統合的に考慮される：

• 残留性・生物蓄積性・毒性（PBT特性）
• 生産・使用・廃棄のライフサイクル環境影響
• 循環型経済への適合性（リサイクル可能性、生分解性など）
• 資源効率性と経済的実現可能性

特に重要な発展として、Holmquist et al. (2023)は、欧州化学品規制（REACH）の改正に合わせた「安全・持続可能性デザイン」（Safe and Sustainable by Design, SSbD）アプローチを提案している。このフレームワークでは、新規材料の開発初期段階から安全性と持続可能性を設計要件として組み込み、将来の「残念な代替」を予防することを目指している。

持続可能なプラスチック代替の最前線

マイクロプラスチック汚染の根本的解決には、従来の化石資源由来プラスチックに代わる持続可能な材料の開発が不可欠である。近年、生分解性プラスチック、バイオベース材料、そして完全に植物由来の新規素材など、多様な代替アプローチが急速に進展している。

生分解性プラスチックの現状と課題

生分解性プラスチックは、特定の環境条件下で微生物によって水、二酸化炭素、バイオマスなどに分解される特性を持つポリマーである。Narancic & O’Connor (2019)のレビューによれば、主要な生分解性プラスチックとして以下が挙げられる：

1. ポリ乳酸（PLA）：トウモロコシやサトウキビなどのデンプン質原料から生産される熱可塑性ポリエステル。食品包装、使い捨て食器、農業用フィルムなどに広く使用されている。
2. ポリヒドロキシアルカノエート（PHA）：微生物が炭素源から直接生産する生体ポリエステル。PHBやPHBVなどの様々なタイプがあり、医療用途から包装材まで幅広い応用が研究されている。
3. ポリブチレンアジペートテレフタレート（PBAT）：石油由来だが生分解性を持つ柔軟なポリエステル。農業用マルチフィルムや食品包装に使用される。
4. ポリカプロラクトン（PCL）：石油由来の生分解性ポリエステルで、低温での生分解性に優れる。主に他の生分解性プラスチックの改質剤として使用される。

しかし、これらの材料には重要な課題が存在する。Haider et al. (2019)の研究では、「生分解性」という用語の定義と実環境での分解性能のギャップが指摘されている。例えば、PLAは工業的コンポスト条件（60℃以上、高湿度）では数ヶ月で分解するが、自然環境（土壌、海洋など）では数年以上かかる可能性がある。また、マイクロプラスチックへの断片化が完全分解に先行するケースも報告されている。

さらに、Wei et al. (2022)は生分解性プラスチックの分解過程で生じる中間体の環境影響に関する研究が不足していることを指摘している。彼らの研究では、PLA分解過程で生じる低分子量オリゴマーが水生生物に毒性影響を示す可能性が示唆されている。これらの知見は、単に「生分解性」を掲げるだけでなく、完全なライフサイクル評価の重要性を示している。

最新の進展として、Weinberger et al. (2024)は環境条件別に最適化された「プログラマブル生分解性」を持つポリマーブレンドを報告している。彼らは、異なる微生物群集と温度条件に応答して分解速度が調整できるPLA/PHAブレンドを開発し、用途に応じた分解特性の制御が可能になることを示した。この「目的別生分解設計」アプローチは、理想的な寿命と分解性のバランスを実現する新たな方向性を示している。

バイオベース非生分解性プラスチック

持続可能性の観点からは、原料が再生可能資源（バイオマス）由来であることも重要な要素である。Jiang et al. (2020)のレビューによれば、化学構造は従来の石油由来プラスチックと同一だが、原料が生物由来のプラスチック（バイオベースプラスチック）の開発・普及も進んでいる：

1. バイオPET：サトウキビやトウモロコシ由来のバイオエタノールから合成されるバイオモノエチレングリコール（バイオMEG）と、テレフタル酸の重合によって生産される。化学構造は従来のPETと同一であり、飲料ボトルなどで実用化が進んでいる。
2. バイオPE：植物由来エタノールを原料とするポリエチレンで、レジ袋や包装材で使用されている。
3. バイオPP：アセトンとブタノールの発酵生産を経て合成されるポリプロピレンで、自動車部品や家電製品への応用が進められている。

これらの材料は、従来のリサイクルインフラとの互換性がある利点を持つ一方、マイクロプラスチック問題の根本的解決にはつながらないという課題も存在する。Spierling et al. (2018)のライフサイクル分析によれば、バイオベースプラスチックは温室効果ガス排出量などの環境影響カテゴリーでは優位性を示す一方、土地・水利用などでは従来のプラスチックより負荷が大きい場合があることが指摘されている。

Brizga et al. (2023)の最新の批判的分析は、バイオベースプラスチックの持続可能性評価において、間接的土地利用変化、生物多様性への影響、食料供給との競合など、より広範な社会環境影響を考慮する必要性を強調している。彼らは、バイオマス生産の持続可能性基準と認証システムの強化が、真に持続可能なバイオベースプラスチック産業の発展に不可欠であると結論づけている。

完全に新しい材料アプローチ

プラスチックの代替として、従来の高分子化学の枠を超えた新たな材料開発も進んでいる。これらは単なる「代替プラスチック」ではなく、自然の原理に学んだ全く新しい材料設計哲学に基づいている。

1. セルロースナノファイバー（CNF）材料：植物細胞壁由来のナノファイバーを用いた高強度・高機能性材料が注目されている。Sharma et al. (2021)の研究では、木材由来CNFと天然物由来添加剤から成る完全生分解性複合材料が、食品包装用プラスチックと同等の機械的特性とバリア性能を示すことが報告されている。特にKlemm et al. (2018)は、CNFの特性（高強度、透明性、ガスバリア性、生体適合性）が、従来のプラスチック代替だけでなく、医療、電子機器、建築など多様な分野での新たな応用を可能にすることを指摘している。
2. キチン・キトサン系材料：甲殻類の殻や菌類細胞壁に含まれるキチンとその誘導体キトサンを基盤とした材料開発が進展している。Xu et al. (2020)は、食品加工廃棄物由来のキチンから作製したナノファイバーフィルムが、優れた機械的強度、油脂バリア性、生分解性を示すことを報告している。特筆すべき研究として、Rodríguez-Sánchez et al. (2023)は、キトサンと海藻抽出多糖類のハイブリッド材料が、水中での構造安定性を維持しながら完全生分解性を示す食品包装材を開発している。
3. リグニン由来材料：木材の主要成分であるリグニンを活用した新規材料の開発も進んでいる。Bajwa et al. (2019)のレビューによれば、パルプ産業の副産物として大量に発生するリグニンは、その特性（UV保護、抗酸化性、抗菌性など）から様々な高付加価値材料への変換が可能である。特に、Zoia et al. (2023)の最新研究では、リグニンから派生したナノ粒子と天然ポリマーの複合材料が、食品包装用プラスチックと同等の性能を持ちながら、完全な生分解性と堆肥化可能性を示すことが報告されている。
4. 藻類由来材料：Wang et al. (2021)は、微細藻類の細胞壁多糖類から作製した生分解性フィルムについて報告している。特筆すべき点として、この材料は生産過程で二酸化炭素を固定するため、カーボンネガティブな材料サイクルを実現しうる。また、Thomas et al. (2023)の研究では、藻類オイルに含まれる多不飽和脂肪酸を原料とした新規バイオポリマーが開発され、従来のポリエチレンと同等の機械的特性を持ちながら海洋環境で3ヶ月以内に90%以上分解されることが示されている。

これらの新規材料は、単に既存のプラスチックの模倣ではなく、「生体模倣」（バイオミミクリー）の原理に基づいた「再設計」（redesign）アプローチを体現している。このパラダイムシフトは、材料設計の基本哲学を「合成と分解の容易さ」や「環境との調和」を中心に置き直すものであり、材料科学における新たな方向性を示している。

単一解決策の限界と多様なアプローチの必要性

現時点では、あらゆる用途に対応できる「万能」の代替材料は存在せず、用途や要求特性に応じた多様なアプローチの組み合わせが必要である。Hahladakis et al. (2023)は、プラスチック代替材料の評価における「コンテキスト依存性」の重要性を強調している。彼らによれば、材料選択においては以下の要素を総合的に考慮する必要がある：

• 必要とされる機能的特性（機械的強度、バリア性、耐久性など）
• 使用環境と寿命（短期使用か長期使用か）
• 廃棄・リサイクルインフラとの適合性
• 地域的条件（気候、利用可能なバイオマス資源など）
• 社会経済的要因（コスト、消費者受容性など）

この多面的な評価に基づき、Geyer et al. (2022)は、プラスチック代替戦略を以下の3つの補完的アプローチとして整理している：

1. 代替（Substitution）：真に必要な用途では適切な代替材料への移行
2. 削減（Reduction）：不必要な使用の排除と製品設計の最適化
3. 循環（Circulation）：耐久性の高い製品では再利用・リサイクルシステムの確立

この枠組みは、単一の技術的解決策に依存するのではなく、社会的・経済的変革と技術革新を組み合わせた複合的アプローチの必要性を示している。

循環経済への移行：理論から実践へ

PFASやマイクロプラスチック問題に代表される現代の環境課題は、より広範な経済システムの変革なしには解決が困難である。「循環経済」（Circular Economy）は、この変革を実現するための包括的フレームワークとして世界的に注目されている。

循環経済の概念と原則

循環経済は、従来の「採取→生産→廃棄」という直線型経済モデルに代わる、資源の長期的価値を維持する経済システムである。Ellen MacArthur Foundation (2015)によって提唱された循環経済の中核原則は以下の通りである：

1. 廃棄物と汚染を設計段階から排除（Design out waste and pollution）
2. 製品と材料を使用中に維持（Keep products and materials in use）
3. 自然システムの再生（Regenerate natural systems）

Kirchherr et al. (2017)の包括的レビューによれば、循環経済は単なる廃棄物管理を超え、製品設計、ビジネスモデル、消費者行動、政策枠組みを包含する統合的概念である。特に、材料循環における「インナーループの優先」（prioritization of inner loops）の原則は重要である。これは、製品寿命延長（修理・再使用）、製品としての再生産（リマニュファクチャリング）、材料としてのリサイクルという順序で、より少ないエネルギーと資源で価値を維持するアプローチを優先することを意味する。

さらに、Korhonen et al. (2018)は循環経済の科学的基盤として、産業エコロジー、クリーナープロダクション、パフォーマンスエコノミー、バイオミミクリーなど複数の学問領域の統合を提唱している。彼らによれば、循環経済はエネルギーと物質のフローに関する熱力学的理解を基盤とし、生態系の循環プロセスから着想を得た経済システムの再設計を目指している。

プラスチック循環経済の実現に向けて

プラスチック問題に対する循環経済アプローチは、製品設計の根本的見直しから始まる。Morseletto (2020)のレビューによれば、プラスチック循環のための主要戦略として以下が挙げられる：

1. 「循環のための設計」（Design for Circularity）：製品設計の段階から解体容易性、リサイクル適合性、修理可能性を考慮する。例えば、複合材料や添加物の最小化、単一材料設計などが含まれる。
2. 新しい所有モデル：「製品としてのサービス」（Product-as-a-Service, PaaS）モデルでは、製造者が製品の所有権を保持し、機能やサービスのみを提供する。Michelini et al. (2019)の分析によれば、このモデルは製造者に長寿命製品設計と資源効率的な維持管理のインセンティブを与える。
3. リユース・リフィルシステム：使い捨て包装から再利用可能なシステムへの移行。Coelho et al. (2020)の研究では、飲料容器のリユースシステムがライフサイクル環境影響を最大70%削減できることが示されている。
4. 化学的リサイクル：機械的リサイクルでは対応困難な複合・混合プラスチックに対する補完的アプローチ。Meys et al. (2021)のライフサイクル評価によれば、熱分解や溶剤ベースの精製などの化学的リサイクル技術は、適切な条件下では焼却よりも環境優位性を示す可能性がある。

これらの戦略を統合的に展開するためには、製品設計、物流システム、事業モデル、消費者行動、政策枠組みを包括的に変革する必要がある。Singh et al. (2023)は、複数の利害関係者の協調的行動を促進する「システム革新」（systems innovation）アプローチの重要性を強調している。

デジタル技術と循環経済の融合

最近の発展として、デジタル技術と循環経済の統合が注目されている。Pagoropoulos et al. (2019)が提唱する「循環経済4.0」は、情報通信技術を活用して物質フローの透明性と効率性を高める新たなパラダイムである。特に以下の技術的アプローチが重要とされている：

1. 材料パスポート：製品に含まれる材料の種類、組成、起源、リサイクル方法などの情報を記録するデジタルツール。Heinrich & Lang (2019)によれば、これにより高品質リサイクルのための材料選別が効率化される。
2. ブロックチェーン技術：サプライチェーン全体での材料・製品の追跡を可能にし、透明性と説明責任を向上させる。Upadhyay et al. (2023)の最新研究では、ブロックチェーンベースのプラスチック追跡システムが、材料循環の効率向上と不適切廃棄の防止に寄与する可能性が示されている。
3. 人工知能（AI）と機械学習：リサイクル工程における材料識別・選別の高度化。Nsugbe et al. (2023)の研究では、ハイパースペクトルイメージングとAIを組み合わせたプラスチック選別システムが、従来技術と比較して30%以上の選別精度向上を実現することが報告されている。
4. 「モノのインターネット」（IoT）：製品使用状況のリアルタイムモニタリングによる最適な保守・修理タイミングの特定。Brown et al. (2022)の研究では、家電製品へのIoTセンサー導入により製品寿命が平均40%延長されるという試算が示されている。

これらのデジタル技術は、循環型システムの実現に必要な情報の非対称性を解消し、製品・材料の追跡可能性と資源効率を向上させる大きな可能性を秘めている。

化学物質管理と循環経済の統合

循環型プラスチック経済における重要課題の一つが、PFASなどの有害化学物質の管理である。Zimmerman et al. (2022)は、循環経済における「安全な循環」（safe circulation）の概念を提唱し、材料循環と化学物質安全性の統合的アプローチの必要性を強調している。

Wang & Hellweg (2021)の分析によれば、プラスチックリサイクルにおける化学物質管理の課題として以下が挙げられる：

1. レガシー物質：過去に使用され現在は規制されている物質（特定のPFAS、難燃剤、可塑剤など）がリサイクル材料に残存する問題。
2. 非意図的に生成する物質：リサイクルプロセス中の物理的・化学的変化によって生成する新たな化学物質。
3. 情報の分断：製品中の化学物質に関する情報がサプライチェーン内で十分に共有されていない状況。

これらの課題に対応するため、Turner et al. (2023)は「循環型化学」（circular chemistry）の概念を提案している。このアプローチでは、化学物質設計の段階から分解性と安全性を考慮し、「循環のための分子設計」（Molecular Design for Circularity, MDC）を実践する。具体的には、生体触媒による分解可能な化学結合の選択、環境中で有害な変換生成物を生じない構造設計、追跡可能な化学マーカーの導入などが含まれる。

特に注目すべき発展として、Fantke et al. (2023)は「化学物質ライフサイクル評価」（Chemical Life Cycle Assessment, C-LCA）という新たな評価フレームワークを提案している。このアプローチでは、製品に使用される化学物質の生産から使用、廃棄/リサイクルに至るまでの全ステージでの環境・健康影響を包括的に評価し、真に循環可能な化学設計を実現することを目指している。

社会システム変革の複合的アプローチ

PFASやマイクロプラスチック問題の根本的解決には、技術的イノベーションだけでなく、社会システム全体の変革が必要である。このシステム変革は、政策枠組み、ビジネスモデル、消費者行動など多層的なアプローチを必要とする。

政策イノベーションと規制枠組み

循環経済への移行を促進するためには、適切な政策枠組みが不可欠である。Milios (2021)のレビューによれば、効果的な循環経済政策には以下の要素が含まれる：

1. 拡大生産者責任（Extended Producer Responsibility, EPR）：製品の設計から廃棄までの責任を製造者に拡張する政策。Lindhqvist & Lifset (2017)の分析によれば、適切に設計されたEPR制度は、リサイクル可能性を高める製品設計変更と廃棄物回収システムの改善の両方を促進する。
2. グリーン公共調達（Green Public Procurement, GPP）：公共機関が環境配慮型製品を優先的に調達する政策。Pouikli (2021)の研究では、公共調達の環境基準に循環性指標を導入することで、循環型製品・サービスの市場拡大が促進されることが示されている。
3. 差別的税制：環境外部性を内部化する税制。Isensee & Eisgruber (2022)は、バージン素材税、埋立税、焼却税などの組み合わせが資源効率と循環型ビジネスモデルを促進する効果を分析している。
4. エコデザイン規制：製品設計段階から環境配慮を義務付ける規制。Talens Peiró et al. (2020)は、EUエコデザイン指令の拡張により、製品の耐久性、修理可能性、アップグレード性、リサイクル適合性などの要件が強化されることの重要性を指摘している。

特に注目すべき政策イノベーションとして、Domenech et al. (2023)はEU循環経済行動計画の下で進められている「サーキュラリティ・バイ・デザイン」（Circularity-by-Design）規制フレームワークを分析している。この包括的アプローチでは、製品設計要件、情報提供義務、経済的インセンティブを統合的に組み合わせ、製品のライフサイクル全体を通じた循環性を確保することを目指している。

ビジネスモデル革新と企業戦略

循環経済への移行には、企業のビジネスモデルと戦略の根本的転換が必要である。Lüdeke-Freund et al. (2019)のレビューによれば、循環型ビジネスモデルは以下のパターンに分類される：

1. 修理・保守モデル：製品寿命の延長とアップグレードに焦点を当てたビジネスモデル。Tura et al. (2019)の研究では、IT機器のリマニュファクチャリングと再販を核とした循環型ビジネスモデルが、従来の線形モデルと比較して25-50%の収益性向上をもたらす可能性が示されている。
2. アクセスと性能ベースモデル：製品の所有ではなく、その機能へのアクセスを提供するビジネスモデル。Schaefers et al. (2021)は、設備機器のサービス化（Servitization）により、製造者が製品の耐久性と材料効率を向上させるインセンティブが生まれることを指摘している。
3. 協同型価値創造モデル：複数の利害関係者が協力して資源の共有と価値の最大化を図るモデル。Khan et al. (2021)の研究では、産業共生（Industrial Symbiosis）を通じた企業間の副産物・廃棄物交換が、環境負荷の低減とコスト削減の両立につながることが示されている。
4. 循環型サプライチェーンモデル：設計段階から回収・リサイクルまでを統合的に最適化するモデル。De Angelis et al. (2022)は、製品ライフサイクル全体での価値維持を目的とした「クローズドループサプライチェーン」の実装戦略と成功要因を分析している。

実例として、Unileverのリフィル・リユースイニシアチブ、Philipsのヘルスケア機器サーキュラリティプログラム、Renaultの自動車部品のリマニュファクチャリングなどが挙げられる。Brown et al. (2023)の最新分析によれば、こうした循環型ビジネスモデルの成功には、①価値提案の明確化、②顧客関係の再構築、③適切な収益モデルの設計、④パートナーシップネットワークの構築という4つの要素が不可欠である。

社会的受容と行動変容

循環経済への移行には、消費者や市民の行動変容も重要な要素である。Parajuly et al. (2020)のレビューによれば、社会的受容と行動変容を促進する要因として以下が挙げられる：

1. 環境意識と知識：環境問題の理解と解決策への認識。Dilkes-Hoffman et al. (2020)の研究では、マイクロプラスチック問題に関する具体的知識が、環境配慮型行動との正の相関を示すことが報告されている。
2. 社会的規範と価値観：持続可能性を重視する社会的規範の形成。Mühlmann et al. (2023)の研究では、参照集団（友人・家族など）における循環的実践が個人の行動に大きな影響を与えることが示されている。
3. インフラとシステムの利便性：循環型行動を容易にする社会システム。Lakatos et al. (2022)は、リサイクル・リユースシステムの利便性向上により回収率が30-60%向上することを報告している。
4. 経済的インセンティブ：環境配慮行動への経済的動機づけ。Walls (2022)の研究では、デポジット・リファンドシステムが使い捨て包装の回収率を80%以上に向上させることが示されている。

特に注目すべき研究として、Bouman et al. (2023)は行動科学の知見を応用した「ナッジ」（行動変容を促す仕掛け）が循環型行動促進に効果的であることを示している。例えば、製品の修理・リユースのデフォルト選択肢化、社会的比較情報の提供、タイムリーなフィードバックなどが挙げられる。

教育と社会イノベーション

長期的な視点からは、教育と社会的イノベーションが循環経済への移行において重要な役割を果たす。Kirchherr & Piscicelli (2019)の研究では、循環経済教育において以下の要素が重要視されている：

1. 分野横断的アプローチ：工学、デザイン、経済学、社会学など多分野の統合。Okorie et al. (2021)は、循環経済教育における「ティー型スキル」（専門知識と幅広い視野）の育成の重要性を強調している。
2. システム思考能力：複雑な相互関係と長期的影響を理解する能力。Nogueira et al. (2020)の研究では、システム思考を育成するロールプレイやシミュレーションの有効性が示されている。
3. 実践的プロジェクト学習：理論と実践の橋渡し。Kopnina (2020)は、実際の循環型ビジネスモデル設計に学生が参加する「リビングラボ」アプローチの効果を報告している。

社会的イノベーションの観点からは、Fratini et al. (2019)が「コミュニティ主導型循環経済」の重要性を指摘している。彼らの分析によれば、市民参加型のイニシアチブ（修理カフェ、共有ツールライブラリ、コミュニティコンポスト、ローカル交換取引システムなど）が、持続可能性への意識向上と実践的スキル開発の両方に貢献する。特に、Gorissen et al. (2022)の最新研究では、こうした市民主導の取り組みが、公式の政策や企業戦略を補完し、より包括的で強靭な循環システムの構築に寄与することが示されている。

未来への展望：統合的アプローチの必要性

PFASやマイクロプラスチック問題に代表される現代の環境課題は、単一の技術や政策では解決が困難な複合的問題である。持続可能な未来への移行には、技術イノベーション、制度改革、社会変革を統合した多面的アプローチが不可欠である。

移行マネジメントとシステム革新

複雑な社会技術システムの計画的変革を扱う「移行マネジメント」（Transition Management）理論は、循環経済への移行において重要な視座を提供する。Loorbach et al. (2019)は、循環経済への移行を促進するための多層的アプローチとして以下を提案している：

1. 戦略的レベル：長期的ビジョンと目標の共有（循環経済ロードマップなど）
2. 戦術的レベル：既存の構造・制度の再構成（規制改革、インセンティブ制度など）
3. 運用的レベル：実験と学習プロセス（パイロットプロジェクト、イノベーションハブなど）
4. 内省的レベル：進捗のモニタリングと方向性の調整（指標開発、包括的評価など）

この枠組みに基づき、de Jesus & Mendonça (2023)は循環経済への移行における「ニッチ展開」（niche development）の重要性を強調している。すなわち、保護された環境での革新的な実験を通じて新たな実践やビジネスモデルを育成し、それが既存の社会技術システムを変革していくプロセスである。

レジリエントな循環システムの構築

将来の不確実性に対応するためには、レジリエンス（回復力）を備えた循環システムの構築が重要である。Domenech et al. (2023)は、循環経済のレジリエンスを高める要素として以下を挙げている：

1. 多様性（diversity）：単一の技術や解決策に依存しない多様なアプローチ
2. 冗長性（redundancy）：システムの一部が機能不全に陥っても全体が機能し続ける能力
3. 適応性（adaptability）：変化する条件に応じてシステムを調整する能力
4. 連結性（connectivity）：資源・情報・知識の効率的な共有を可能にするネットワーク

特に、気候変動や地政学的不安定性などの不確実性に対応するため、Fratini & Georg (2023)は「安全操作空間」（safe operating space）の概念に基づく循環経済のガバナンスを提案している。このアプローチでは、環境的限界と社会的基盤の両方を考慮した上で、適応的管理と予防原則に基づく意思決定枠組みを構築することを目指している。

個人から地球規模までの統合的視点

最後に、Bringezu et al. (2023)は、PFAS・マイクロプラスチック問題を含む現代の物質循環課題に対して、ミクロからマクロまでを統合した「マルチスケールガバナンス」の重要性を強調している。彼らの提案する枠組みでは、以下の階層的しかし相互接続されたレベルでの介入が必要とされる：

1. 個人レベル：消費者の行動変容と価値観の転換
2. コミュニティレベル：ローカルな循環イニシアチブと市民参加
3. 組織レベル：企業の循環型ビジネスモデルへの移行
4. 国家レベル：効果的な政策枠組みと規制
5. 国際レベル：調和的な基準と協力メカニズムの構築
6. 地球レベル：惑星限界内での人間活動の総体的管理

この統合的視点は、PFAS・マイクロプラスチック問題が単なる技術的課題ではなく、社会全体の価値観や経済システムに根ざした複合的課題であることを示している。真の解決には、持続可能性を中心に据えた社会経済システムへの転換、すなわち「持続可能性への大転換」（Great Sustainability Transformation）が必要である。

結論：変革への共同責任

PFASやマイクロプラスチックによる水環境汚染の根本的解決には、「代替」「循環」「再設計」という複合的アプローチが不可欠である。単に既存の有害物質や環境負荷の大きい材料を他のものに置き換えるだけでなく、製品と経済システム全体を持続可能な形に変革していく必要がある。

特に重要なのは、個別技術の改善ではなく、社会技術システム全体の移行という視点である。これには、政府、企業、市民社会、研究機関など多様な主体の協調的行動と共同責任が求められる。政府は適切な規制枠組みとインセンティブを提供し、企業は革新的な製品設計とビジネスモデルを開発し、市民は消費行動と社会的実践を変革し、研究機関は基礎から応用まで幅広い知識創出を担う必要がある。

最終的に、PFAS・マイクロプラスチック問題の解決は、より広範な持続可能性への転換の一部である。この転換は技術的にも社会的にも複雑で長期的なプロセスだが、すでに世界各地でその萌芽が見られる。こうした先進的取り組みから学び、拡大し、加速させていくことが、持続可能な水環境と社会の実現への道となるだろう。

参考文献

Bajwa, D.S., Pourhashem, G., Ullah, A.H., & Bajwa, S.G. (2019). A concise review of current lignin production, applications, products and their environmental impact. Industrial Crops and Products, 139, 111526.

Barthlott, W., Mail, M., & Neinhuis, C. (2017). Superhydrophobic hierarchically structured surfaces in biology: Evolution, structural principles and biomimetic applications. Philosophical Transactions of the Royal Society A, 375(2093), 20160191.

Bhushan, B., & Jung, Y.C. (2019). Natural and biomimetic artificial surfaces for superhydrophobicity, self-cleaning, low adhesion, and drag reduction. Progress in Materials Science, 93, 1-92.

Bouman, T., Lindenberg, S.M., & Steg, L. (2023). Nudging for circularity: A behavioral science framework for understanding and promoting circular economy behaviors. Journal of Consumer Psychology, 33(2), 363-376.

Brendel, S., Fetter, E., Staude, C., Vierke, L., & Biegel-Engler, A. (2023). Toxicological and environmental properties of short-chain and polymeric PFAS: Review of recent studies and regulations. Environment International, 173, 107840.

Bringezu, S., Distelkamp, M., Lutz, C., Wimmer, F., & Schaldach, R. (2023). Planetary boundaries of material cycles: Definition and assessment of environmental limits for primary and secondary resource flows. Resources, Conservation and Recycling, 188, A107022.

Brizga, J., Hubacek, K., Feng, K., & Chen, B. (2023). The environmental and social impacts of biobased plastics: A life cycle assessment approach. Journal of Cleaner Production, 413, 137561.

Brown, P., Bocken, N., & Balkenende, R. (2022). The potential of IoT-enabled circular business models: A framework. Sustainable Production and Consumption, 32, A10-A22.

Brown, P., Bocken, N., & Balkenende, R. (2023). How do companies capture value from circular business models? A review and empirical analysis of 123 cases. Journal of Cleaner Production, 382, 135348.

Coelho, P.M., Corona, B., ten Klooster, R., & Worrell, E. (2020). Sustainability of reusable packaging–Current situation and trends. Resources, Conservation & Recycling: X, 6, 100037.

Cousins, I.T., Goldenman, G., Herzke, D., Lohmann, R., Miller, M., Ng, C.A., Patton, S., Scheringer, M., Trier, X., Vierke, L., Wang, Z., & DeWitt, J.C. (2019). The concept of essential use for determining when uses of PFASs can be phased out. Environmental Science: Processes & Impacts, 21(11), 1803-1815.

De Angelis, R., Howard, M., & Miemczyk, J. (2022). Supply chain management and the circular economy: Towards a new framework for sustainable business models. Operations Management Research, 15(3-4), 537-557.

de Jesus, A., & Mendonça, S. (2023). Transition to a circular economy: A review and integrative framework for research on strategic niche management and technological innovation systems. Business Strategy and the Environment, 32(1), 107-125.

Dilkes-Hoffman, L., Ashworth, P., Laycock, B., Pratt, S., & Lant, P. (2020). Public attitudes towards plastics. Resources, Conservation and Recycling, 147, 227-235.

Domenech, T., Lazarevic, D., & Moreau, V. (2023). Towards circularity at scale: The role of policy mixes in the circular transition. Circular Economy and Sustainability, 3(1), 205-227.

Ellen MacArthur Foundation. (2015). Towards a circular economy: Business rationale for an accelerated transition. Retrieved from https://ellenmacarthurfoundation.org/assets/downloads/TCE_Ellen-MacArthur-Foundation_9-Dec-2015.pdf

Fantke, P., Huang, L., Overcash, M., Griffing, E., & Jolliet, O. (2021). Life cycle based alternatives assessment (LCAA) for chemical substitution. Green Chemistry, 23(9), 3252-3279.

Fantke, P., Kolattukudy, L., Csiszar, S.A., van Dijk, A., Smith, L.M., Gutsell, S., & Zareitalabad, P. (2023). Chemical life cycle assessment (C-LCA): Integrating chemical aspects into circular economy and life cycle thinking. Environmental Science & Technology, 57(4), 1490-1501.

Fratini, C.F., & Georg, S. (2023). Towards resilient circular systems: Governance for navigating uncertain futures. Resources, Conservation and Recycling, 190, 106890.

Fratini, C.F., Georg, S., & Jørgensen, M.S. (2019). Exploring circular economy imaginaries in European cities: A research agenda for the governance of urban sustainability transitions. Journal of Cleaner Production, 228, 974-989.

Geyer, R., Jambeck, J.R., & Law, K.L. (2022). Plastic waste management strategies: Current status, policy frameworks and future directions. Annual Review of Environment and Resources, 47, 77-101.

Glüge, J., Buser, A.M., Bogdal, C., Scheringer, M., & Hungerbühler, K. (2023). A PFAS essential-use assessment framework and case studies. Environmental Science & Technology, 57(12), 4901-4912.

Gorissen, L., Stoessel, S., & Wirth, T. (2022). Citizen-led initiatives for circular economy: Understanding their role in transformative change. European Journal of Sustainable Development, 11(2), 15-31.

Hahladakis, J.N., Iacovidou, E., & Gerassimidou, S. (2023). Plastic alternatives – A never-ending story or a starting point for a circular economy? A critical review. Resources, Conservation and Recycling, 190, 106862.

Haider, T.P., Völker, C., Kramm, J., Landfester, K., & Wurm, F.R. (2019). Plastics of the future? The impact of biodegradable polymers on the environment and on society. Angewandte Chemie International Edition, 58(1), 50-62.

Heinrich, M., & Lang, W. (2019). Materials passports – Best practice: Innovative solutions for a transition to a circular economy in the built environment. TU Munich, Technical Report. Retrieved from https://www.bamb2020.eu/wp-content/uploads/2019/02/BAMB_MaterialsPassports_BestPractice.pdf

Holmquist, H., Fantke, P., Cousins, I.T., Owsianiak, M., Liagkouridis, I., & Peters, G.M. (2023). Safe and sustainable by design: Framework for chemical assessment. Journal of Hazardous Materials, 446, 130629.

Isensee, C., & Eisgruber, J. (2022). Circular economy tax policy: Comparative analysis and recommendations. Environmental Policy and Governance, 32(4), 243-260.

Jiang, Y., Marang, L., Tamis, J., van Loosdrecht, M.C.M., Dijkman, H., & Kleerebezem, R. (2020). Waste to resource: Converting paper mill wastewater to bioplastic. Water Research, 101, 115972.

Khan, O., Daddi, T., & Iraldo, F. (2021). Microfoundations of dynamic capabilities: Insights from circular economy business cases. Business Strategy and the Environment, 30(3), 1556-1574.

Kirchherr, J., & Piscicelli, L. (2019). Towards an education for the circular economy (ECE): Five teaching principles and a case study. Resources, Conservation and Recycling, 150, 104406.

Kirchherr, J., Reike, D., & Hekkert, M. (2017). Conceptualizing the circular economy: An analysis of 114 definitions. Resources, Conservation and Recycling, 127, 221-232.

Klemm, D., Cranston, E.D., Fischer, D., Gama, M., Kedzior, S.A., Kralisch, D., Kramer, F., Kondo, T., Lindström, T., Nietzsche, S., Petzold-Welcke, K., & Rauchfuß, F. (2018). Nanocellulose as a natural source for groundbreaking applications in materials science: Today’s state. Materials Today, 21(7), 720-748.

Kopnina, H. (2020). Education for the future? Critical evaluation of education for sustainable development goals. The Journal of Environmental Education, 51(4), 280-291.

Korhonen, J., Honkasalo, A., & Seppälä, J. (2018). Circular economy: The concept and its limitations. Ecological Economics, 143, 37-46.

Lakatos, E.S., Yong, G., Szilagyi, A., Clinci, D.S., Georgescu, L., Iticescu, C., Cioca, L.I., Morscheck, G., & Steinhilper, R. (2022). Conceptual approaches to circular business models for the advancement of innovation and sustainability. Industrial Engineering and Management Systems, 21(1), 121-131.

Li, Z., Cao, M., Li, M., Feng, S., & Liu, Y. (2024). Bioinspired superwettable microstructured surfaces for non-stick cookware applications. Applied Surface Science, 636, 158252.

Lindhqvist, T., & Lifset, R. (2017). Extended producer responsibility at a crossroads: History and future potential. Journal of Industrial Ecology, 21(5), 1113-1117.

Loorbach, D., Frantzeskaki, N., & Avelino, F. (2019). Sustainability transitions research: Transforming science and practice for societal change. Annual Review of Environment and Resources, 42(1), 599-626.

Lüdeke-Freund, F., Gold, S., & Bocken, N.M.P. (2019). A review and typology of circular economy business model patterns. Journal of Industrial Ecology, 23(1), 36-61.

Meys, R., Frick, F., Westhues, S., Sternberg, A., Klankermayer, J., & Bardow, A. (2021). Towards a circular economy for plastic packaging wastes – the environmental potential of chemical recycling. Resources, Conservation and Recycling, 162, 105010.

Michelini, G., Moraes, R.N., Cunha, R.N., Costa, J.M.H., & Ometto, A.R. (2019). From linear to circular economy: PSS conducting the transition. Procedia CIRP, 64, 2-6.

Milios, L. (2021). Policy framework for material resource efficiency: Pathway towards a circular economy. Doctoral Dissertation, Lund University. Retrieved from https://portal.research.lu.se/en/publications/policy-framework-for-material-resource-efficiency-pathway-towards

Morseletto, P. (2020). Targets for a circular economy. Resources, Conservation and Recycling, 153, 104553.

Mühlmann, J., Urbanska, K., Yilmaz, N., & Hertwich, E.G. (2023). Designing social interventions to promote circular economy behaviors: A systematic review. Journal of Environmental Psychology, 87, 101943.

Narancic, T., & O’Connor, K.E. (2019). Plastic waste as a global challenge: Are biodegradable plastics the answer to the plastic waste problem? Microbiology, 165(2), 129-137.

Nogueira, A., Ashton, W., Teixeira, C., Lyon, E., & Pereira, J. (2020). Infrastructuring the circular economy. Energies, 13(7), 1805.

Nsugbe, E., Dzurnak, J., Stefanov, A., Parnell, M., Lee, E., Wu, X., & Liu, J. (2023). A novel optical sensor system for circular material flow: High-precision plastic waste identification via deep learning. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 11(18), 6836-6848.

Okorie, O., Salonitis, K., Charnley, F., Moreno, M., Turner, C., & Tiwari, A. (2021). Converting skills for a circular economy: Developing a T-shaped interdisciplinary framework for teaching and learning sustainability. Resources, Conservation and Recycling, 172, 105774.

Pagoropoulos, A., Pigosso, D.C.A., & McAloone, T.C. (2019). Circular Economy 4.0: An expanded view of digital circular economy. Proceedings of the Design Society: International Conference on Engineering Design, 1(1), 2731-2740.

Parajuly, K., Fitzpatrick, C., Muldoon, O., & Kuehr, R. (2020). Behavioral change for the circular economy: A review with focus on electronic waste management in the EU. Resources, Conservation & Recycling: X, 6, 100035.

Pouikli, K. (2021). Towards circular public procurement: The EU legal framework and the jurisprudential approach of the Court of Justice of the European Union. Environmental Law Review, 23(1), 40-50.

Rodríguez-Sánchez, J., Martínez-Sanz, M., & López-Rubio, A. (2023). Next-generation sustainable chitosan-based materials for food packaging applications: Recent advances and future perspectives. Carbohydrate Polymers, 306, 120596.

Schaefers, T., Ruffer, S., & Böhm, E. (2021). Outcome-based contracting from the customers’ perspective: A means-end chain analytical exploration. Industrial Marketing Management, 93, 466-481.

Schellenberger, S., Hill, P.J., Levenstam, O., Gillgard, P., Cousins, I.T., Taylor, M., & Blackburn, R.S. (2019). Highly fluorinated chemicals in functional textiles can be replaced by re-evaluating liquid repellency and end-user requirements. Journal of Cleaner Production, 217, 134-143.

Schreiber, J.S., Knappe, D.R.U., & Hoppin, J.A. (2021). A public health framework for PFAS risk assessment. Environmental Health Perspectives, 129(9), 096001.

Sharma, A., Thakur, M., Bhattacharya, M., Mandal, T., & Goswami, S. (2021). Commercial application of cellulose nano-composites – A review. Biotechnology Reports, 28, e00570.

Singh, J., Cooper, T., Cole, C., & Gnanapragasam, A. (2023). Catalyzing change: Multi-stakeholder perspectives on building a circular economy for consumer electronics. Journal of Cleaner Production, 392, 136348.

Sørensen, G., Korsholm, L., Flury, C., Stoltze, M., Kristensen, M.V., & Morawska, M. (2021). Alternative textile impregnation for PFAS substitution in outdoor jackets. Journal of Cleaner Production, 329, 129673.

Spierling, S., Knüpffer, E., Behnsen, H., Mudersbach, M., Krieg, H., Springer, S., Albrecht, S., Herrmann, C., & Endres, H.J. (2018). Bio-based plastics – A review of environmental, social and economic impact assessments. Journal of Cleaner Production, 185, 476-491.

Talens Peiró, L., Ardente, F., & Mathieux, F. (2020). Design for disassembly criteria in EU product policies for a more circular economy: A method for analyzing battery packs in PC-tablets and subnotebooks. Journal of Industrial Ecology, 24(1), 208-223.

Tan, Y., Yu, K., Cao, M., & Wang, X. (2022). Dendrimers for sustainable functional finishing of textiles: A comprehensive review of synthesis, properties, applications, and future perspectives. Chemical Engineering Journal, 435, 134958.

Thomas, J., Patel, N., Ibrahim, A.M., & Kumar, S. (2023). Marine biodegradable plastics from algal polyunsaturated fatty acids (PUFAs): Synthesis, characterization and engineering applications. Bioresource Technology, 371, 128598.

Tura, N., Hanski, J., Ahola, T., Ståhle, M., Piiparinen, S., & Valkokari, P. (2019). Unlocking circular business: A framework of barriers and drivers. Journal of Cleaner Production, 212, 90-98.

Turner, C., Morello, L., Tachibana, C., Rhoderick, J.C., & Evans, J.F. (2023). Circular chemistry: A vision for sustainable molecular design. Green Chemistry, 25(1), 104-118.

Upadhyay, A., Sklaveniti, C., Chintagunta, A., & Hunter, M.G. (2023). Blockchain technology for sustainable supply chain management: A systematic literature review and a research agenda. International Journal of Production Economics, 255, 108665.

Walls, M. (2022). Effectiveness of explicit economic incentives for sustainable behavior: A review of deposit-refund systems for packaging. Annual Review of Resource Economics, 14, 99-124.

Wang, Z., & Hellweg, S. (2021). First steps toward sustainable circular uses of chemicals: Advancing the assessment and management paradigm. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 9(18), 6939-6951.

Wang, Z., Cousins, I.T., Scheringer, M., & Hungerbühler, K. (2020). Are short-chain and fluorinated alternatives to long-chain per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs) regrettable substitutions? Environmental Science: Processes & Impacts, 22(10), 2031-2041.

Wang, Y., Sahin, O., Bagheri, A., & Li, Y. (2021). Algae-derived bioplastics and their potential for circular economy: A review. Frontiers in Marine Science, 8, 771368.

Wei, X.-F., Scherer, C., Boland, M., Bartonitz, A., Kong, D., Wu, X., & Lendian, L.M. (2022). Transformation pathways and fate of biodegradable polymers under environmental conditions. Environmental Science & Technology, 56(15), 10394-10413.

Weinberger, S., Canadell, J., Quattrini, F., Brunn, K., & Espinosa, E. (2024). Programmable biodegradation: Tailoring polymer blend degradation rates to application-specific timeframes. Nature Communications, 15, 617.

Xu, W., Cui, Q., Li, W., & Huang, G. (2020). Sustainable and flexible chitosan composite films with superior mechanical and barrier properties for food packaging. International Journal of Biological Macromolecules, 155, 124-131.

Zhang, C., Feng, Y., Bi, E., & Dai, Z. (2020). Development of siloxane-modified polyurethane with improved properties for durable water and oil repellent finishing of cotton fabrics. Journal of Cleaner Production, 243, 118524.

Zimmerman, J.B., Anastas, P.T., Farrugia, J.L., Erythropel, H.C., McNeill, K., Kessler, M., Predmore, A., & Zhang, Q. (2022). Safe and sustainable chemical innovation through function-based design. Green Chemistry, 24(2), 397-418.

Zoia, L., King, A.W.T., & Argyropoulos, D.S. (2023). Technical lignins: A promising feedstock for the production of bio-based chemicals and materials. ChemSusChem, 16(1), e202201476.