私たちが頼りにしている製品を構成するポリマーの多くは、比較的分解しやすいものです。丈夫な発泡スチロール容器も、クロロホルムのような溶剤で完全に溶解してしまいます。食品宅配容器に使用されているような熱可塑性プラスチックは、高温になると柔らかくなります。さらに温度を上げると溶けてしまいます。こうした特性のおかげで、私たちが使用する多くのプラスチックはリサイクル可能です。
しかし、熱硬化性プラスチックと呼ばれる、このような性質を示さないプラスチックもあります。これらは非常に耐久性が高く、溶剤に強く、耐熱性も優れているため、自動車の内装や電子機器のケースなど、おそらく皆さんが目にするであろう用途に最適です。問題は、これらのプラスチックをこれほど頑丈にする特性が、同時にリサイクルをほぼ不可能にしている点です。
材料科学者たちは、非常に強靭で高温やほとんどの溶媒に耐える新しい熱硬化性ポリマーを開発しました。しかし、このポリマーの弱点は？強酸です。pH2未満の溶液に入れると、構成分子に分解され、再利用して同じポリマーを再び形成することができます。
クレジット: ジョン・ティマー
クレジット: ジョン・ティマー
ポリマーの基本的な構成要素は、左側の2つの環を持つ部分です。鍵となるのは、両端にぶら下がっている窒素です。200℃のホルムアルデヒド存在下に置くと、これらの窒素はホルムアルデヒド中の炭素と反応します。窒素と炭素はそれぞれ2回反応できます。窒素-炭素-窒素の組み合わせが形成されると、窒素から2つの水素とホルムアルデヒドから1つの酸素が分離し、水が発生します。窒素が反応し続けると、上図のように環が形成されます。