プラスチックを農具にリサイクル：アフリカの貧困緩和における 3D プリントの興味深いストーリー

はじめに: 多くの 3D 印刷プロセスの中で、FDM 原理に基づくプラスチック 3D 印刷が最もアクセスしやすく、実現しやすい成形モードであることは誰もが知っています。 FDM の成形原理はシンプルでコストが低いため、世界中で人気があります。しかし、このような人気の高い製造モデルが、すでにアフリカ大陸の発展途上国で「貧困緩和」の役割を果たしていることをご存知でしょうか。
2021年9月12日、アンタークティックベアは、英国ラフバラー大学の研究者らがアフリカ大陸で収集されたポリマー廃棄物を地元農家向けの低コストの農業用具に変えることに成功したことを知りました。
循環型プラスチックプロジェクトの一環として、研究チームは廃棄されたボトルを加工可能なフィラメントにリサイクルし、それを 3D プリントして 6 つの円形農具を製作しました。これらの装置は、果物収穫機から魚の養殖システムまで、設計者の気まぐれに応じてさまざまなツールに変身させることができます。これらは発展途上国の人々の経済成長に役立つだけでなく、現地のプラスチック廃棄物の蓄積も削減します。
ラフバラー・スクール・オブ・デザインのマーク・エバンズ氏は次のように語った。「低・中所得国では、製造コストが高いため、仕事をより簡単に、より清潔に、より安全にする革新的なポリマー製品の恩恵を受けることが困難です。グリーン・サイクル・プロジェクトは、費用対効果の高い製造プロセスで地元の廃棄物を使用することでこの状況を効果的に逆転させ、1つのステップで恩恵を実現します。」
△研究者が提案するプラスチックリサイクルと3Dプリントの方法。画像提供：ラフバラー大学
ラフバラーの循環型社会への野望<br /> ラフバラーチームの循環型プラスチックプロジェクトは、食品包装用プラスチック (PPFTG) プロジェクトとスマート持続可能プラスチック包装 (SSPP) チャレンジという 2 つの大規模な取り組みと密接に関連しています。 SSPP は、英国政府の英国研究イノベーション (UKRI) の支援を受けて、プラスチック包装による汚染を削減する新しい方法の研究を支援するために設立されました。
ラフバラー大学は、PPFTG プロジェクトを支援するために、この 800 万ポンドのプロジェクトのうち 115 万ポンドを獲得しました。研究チームはこのプロジェクトを通じて、「スマートテクノロジー」を活用して世界の廃棄物リサイクル問題を解決することを目指しています。特に、昨年この取り組みが承認されたとき、チームはいわゆる「食品から手元まで」の包装の環境への影響を軽減できる「循環型ビジネスモデル」の構築に照準を定めた。
プロジェクトリーダーのギャラス・ウィルソン氏は昨年、「サンドイッチや既製サラダなど、食品小売業者が販売する生鮮食品や冷蔵食品は、大量の使い捨てプラスチック包装廃棄物を生み出します。私たちのプロジェクトは、包装技術、ユーザー行動、持続可能なデザイン、製造、高分子化学のあらゆる側面の専門知識を持つ研究者を集め、食品業界からプラスチック廃棄物を排除します」と説明した。
△プラスチック廃棄物の山。チームは循環型ビジネスモデルを通じて、環境に優しくしながらリサイクルで利益を上げることができると考えています。画像提供：ラフバラー大学
プラスチックリサイクルプロジェクト<br /> PPFTG プロジェクトの目的に沿って、ラフバラー大学チームは工学物理科学研究評議会からさらに 15 万ポンドの資金提供を受けました。同省の研究者らは、この資金を活用して、アストン大学やデ・モンフォート大学の同僚らと協力し、サーキュラー・プラスチック・プロジェクトの一環として、プラスチックをアフリカの企業にとっての商品に変えることを目指している。
これまでの18か月間の取り組みで、デザイナーとエンジニアのチームは英国のNGOやケニア、ルワンダ、ナイジェリアのパートナーと協力して、ペットボトルの収集に取り組んできた。研究者たちは、集められた廃棄物を洗浄、細断、乾燥し、使用可能なフィラメントに押し出し、その後、アフリカのさまざまなコミュニティの特定のニーズを満たすツールに3Dプリントしました。
プロジェクトはまだ進行中だが、チームは網や竹など地元の材料を使って作れるモジュール式の養魚場や果物つかみ機など、6つの初期プロトタイプを考案した。研究者らはまた、新しい砂浚渫アダプター、非電気式のミルククーラーやマチェーテピーラー、波動を利用して水を汲み上げることができる回収船用梱包機も開発している。
このグリーン貧困緩和プロジェクトは、アメリカ工業デザイナー協会が毎年開催する国際デザインエクセレンス賞の社会的影響部門にノミネートされているが、プロジェクトは2021年12月31日まで実施されるため、エバンスは引き続き、アフリカの地元の農業、漁業、建設会社を支援するビジネスモデルの可能性に焦点を当てている。
エバンス氏はさらにこう付け加えた。「当社のプロセスは、使用済みのペットボトルを3Dプリント用のフィラメントに変換することで、そのリサイクルを魅力的な経済的提案にしています。これを工業デザインのアプローチと組み合わせることで、ツールを必要とせずに複雑な構造を3Dプリントする能力により、通常は実現不可能な製品の製造が可能になります。」
△ラフバラー大学のチームが 3D プリントした「フルーツグラバー」。写真提供：ラフバラー大学
発展途上国におけるAM
ラフバラーのチームが強調しているように、3Dプリントなどの先進技術の恩恵はこれまで西洋諸国に住む人々だけにしか及ばなかったが、現在、多くの民間企業や国営企業がこの状況を変えようと取り組んでいる。
昨年、14Treesは、アフリカ大陸のインフラ不足に対処することを目的として、アフリカで手頃な価格の低炭素住宅や学校を3Dプリントすることを明らかにした。プロジェクトチームは、ラファージュホルシムが開発したコンクリートペーストを使用して、マラウイで迅速に住宅を製造し、その後ケニアとジンバブエに建設を拡大することを目指している。
同じ頃、ケンブリッジ大学からスピンアウトしたブルータップ社は、低所得国で水を安全に飲めるようにするために使用できる3Dプリント塩素計を開発中であると発表した。 Innovate UKの支援を受けて、この装置はウガンダの試験場に設置されており、Blue Tapは地元の配管工に塩素注入器も販売している。
他にも、LifeEnabled などの米国の慈善団体は、発展途上国の切断患者が義肢を入手しやすくするために 3D プリントを利用しています。この団体は少なくとも4年間、グアテマラのサンベニート市で診療所を運営し、3DプリントやCNC加工で作られた義肢を地元住民に無料で提供してきた。

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