著者の所属・活動拠点の国は、ドイツです。

掲載誌：Circular Economy

ライセンス: CC BY 4.0　対象: 公開論文　確認元: 論文PDF

研究の目的

EUの包装・包装廃棄物規則（PPWR）は、包装の設計やリサイクルに関する要件を定めています。包装の環境面の評価では、素材の種類や二酸化炭素排出量（カーボンフットプリント）が注目されがちです。しかし、包装には中身を守る、輸送に耐えるといった機能があり、素材だけを比べても全体像はつかめません。研究チームはこの点に着目し、食品の保存性、輸送性能、環境負荷を一つの枠組みでまとめて評価する方法「FunSusPack」を開発しました。この方法をポテトチップスの袋に当てはめ、素材の切り替えが実際にどのような結果をもたらすかを示すことが研究の目的です。

題材にチップスの袋を選んだ理由として、著者らは三つの性質を挙げています。湿気を防ぐために多層構造が必要なこと、リサイクルしやすさが求められていること、そして袋の中に空間（ヘッドスペース）が多く物流効率が悪いことです。これらの要求がぶつかり合う典型例だと説明しています。

何を、どのように調べたか

比べた袋は3種類です。基準は、アルミを蒸着したポリプロピレン（PP）の積層フィルムで、欧州で主流の構成です。これに、アルミ蒸着した紙の積層品と、透明な単一素材のPP（モノPP）の袋を加えました。紙とモノPPについては、袋の口を閉じるシール層などを薄くした改良版も検討しています。

保存性は、包装材を通る水蒸気の量と、チップスが湿気を吸う性質の実測値を組み合わせたコンピューター上の計算で予測しました。チップスの食感を損なう吸湿を品質の限界要因とし、水分活性（食品中の水の自由度を示す指標）が0.45に達した時点を保存期限としています。

輸送性能については、袋内の空間の大きさを3通りに変え、600km・8時間に相当する振動試験などを実施しました。

環境負荷は、原料から廃棄までをたどるライフサイクルアセスメント（LCA）で評価しました。比較の単位は「125gのチップスを入れる袋1枚を、店頭まで運び、使用後に処分するまで」です。廃棄はドイツの回収・選別・リサイクル条件を前提にしています。さらに、袋12枚を入れる段ボール箱とトラック輸送まで範囲を広げた試算も行いました。このとき、輸送試験で問題がないと確認された袋内空間の縮小を利用し、箱の高さを27cmから22cmに下げる場合を想定しています。

主な報告結果

気候変動への影響は、袋1枚あたり、基準のPP積層袋が25.2g CO₂換算でした。アルミ蒸着の紙袋は34.5gで、基準より約37％大きくなりました。シール層を薄くした紙の改良版でも、基準より約25％大きい値でした。著者らは理由として、袋1枚あたりの素材の量が多いこと、紙の製造に多くのエネルギーを使うこと、複合素材のため現在のドイツの選別体制では機械的にリサイクルできず、全量焼却を前提としたことを挙げています。

モノPPの改良版は23.8gで、全種類の中で最も低く、基準より約6％少ない値でした。リサイクル経路の係数（回収・選別・再生のしやすさを掛け合わせた値）も、基準の0.58に対して0.75と高くなりました。改良前のモノPPは、バリア層とシール層が厚いため32.3gで、基準より約28％大きい値でした。

保存性の計算では、透明なモノPP袋が保存期限に達するまでの期間は約130日でした。基準袋の約350日と比べると大幅に短くなります。著者らは、モノPPへの単純な置き換えはそのまま同等の代替にはならず、倉庫での保管期間を短くするなど流通側の調整が必要になると述べています。

実際の商品の観察も報告されています。英国の紙ベースの蒸着袋では、賞味期限の約2か月前に継ぎ目にひび割れが生じ、チップスはすでに柔らかくなっていました。著者らは、こうした劣化は素材の透湿性の数値だけでは予測できないと指摘しています。なお、この袋は今回の試算した紙袋と同じ構成ではありません。

振動試験では、どの空間条件でも30袋に損傷は見られませんでした。

箱とトラック輸送まで含めると、箱の高さを下げることで段ボールの使用量は約38.5％減り、トラック1台に積める袋は14,256枚から17,424枚に増えました。この場合の全体の気候影響は、モノPP改良版が基準より約33％、紙の改良版が約28％小さくなりました。削減分の約80〜88％は箱の最適化によるもので、袋の素材の違いによる差は全体から見ると小さいと報告されています。

この報告が示すこと

著者らは、素材の種類だけに注目した評価は判断を誤らせるおそれがあると述べています。特に、製造段階までのカーボンフットプリントだけで比べると、選択肢の優劣が逆転することもあるといいます。「紙のほうが環境に優しい」という一般的な見方は、素材の量やリサイクルのしにくさを考慮すると成り立たない場合がある、というのが著者らの見解です。

また、包装が同等の機能を持つかどうかは、素材そのものではなく、実際の流通条件のもとで品質を保てるかで決まると論じています。包装が食品全体の気候影響に占める割合は小さいとする先行研究を引用し、包装の性能不足でチップスの廃棄がわずかに増えるだけでも、素材変更の利点が打ち消されうると指摘しています。ただし、この点は今回の研究では数値として算出していません。

さらに、袋のデザインだけでなく、箱や物流まで一体で最適化することが大きな改善につながると強調しています。

研究の限界として、著者らは次の点を挙げています。保存性の計算は一般的な包装データを使い、密封が完全であることを前提とし、ロットごとのばらつきは考慮していないため、予測は目安と位置づけられます。輸送試験は1種類の製品と均一な積み付けだけを対象としており、実際の流通での取り扱いミスなどは評価していません。LCAの結果はドイツの廃棄条件に左右され、廃棄物処理の仕組みが異なる国では比較結果が変わる可能性があります。

原著論文の著者・所属：Anna Kerps（Fraunhofer Institute for Environmental, Safety, and Energy Technology UMSICHT, Osterfelder Straße 3, 46047 Oberhausen, Germany）、Phil Rosenow（Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging IVV, Giggenhauser Straße 35, 85354 Freising, Germany）、Matthias Reinelt（Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging IVV, Giggenhauser Straße 35, 85354 Freising, Germany）、Marius Jesdinszki（Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging IVV, Giggenhauser Straße 35, 85354 Freising, Germany）、Maurice Grammel（Fraunhofer Institute for Material Flow and Logistics IML, Joseph-von-Fraunhofer-Straße 2-4, 44227 Dortmund, Germany）、Markus Menting（Fraunhofer Institute for Material Flow and Logistics IML, Joseph-von-Fraunhofer-Straße 2-4, 44227 Dortmund, Germany）、Daniel Maga（Fraunhofer Institute for Environmental, Safety, and Energy Technology UMSICHT, Osterfelder Straße 3, 46047 Oberhausen, Germany）、Jan-Philipp Jarmer（Fraunhofer Institute for Material Flow and Logistics IML, Joseph-von-Fraunhofer-Straße 2-4, 44227 Dortmund, Germany）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Anna Kerps, Phil Rosenow, Matthias Reinelt, et al. Beyond Material Footprints: A Function-Driven Framework for Assessing the Circularity and Sustainability of Food Packaging. Circular Economy 2026-11-11. DOI: 10.55845/zm67b580. 原著ライセンス：CC BY.