ペットボトルロケット競技会や大会ってあるの?夏休みの工作はペットボトルの再利用でSDGsを学ぼう

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突然ですが、普段の暮らしで毎日必ず見かけるペットボトル。
何かしらの形で毎日手にするペットボトルのリサイクル率はどのくらいなのでしょう?
ペットボトルの専門機関「PETボトルリサイクル推進協会(The Council for PET Bottle Recycling)」の発表では、2020年度の国内のペットボトルのリサイクル率は88.5%と発表
されています。

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ペットボトルロケット競技と発明

家庭や店舗で回収されたペットボトルは、市町村や委託を受けた廃棄物関連企業が「分別」「選
別」を行います。
その後、再生品関連企業で「再商品化」され、製造元・販売元によって市場に流通します。

リサイクルの流れと方法

ペットボトルのリサイクルには、ペットボトルを原材料に変えるマテリアルリサイクル、再びペットボトルとして利用するボトルtoボトルがあります。

さらに、ボトルtoボトルにはマテリアルリサイクルのように一度原材料に変えるケミカルリサイクル(化学的再生法)、汚れや劣化を除去するメカニカルリサイクル(物理的再生法)の2つの方法があります。

リサイクル率の推移

日本国内で新しく販売される「ペットボトルの販売量」で「リサイクル量」を割った値が「リサイクル率」と呼ばれています。
ペットボトルのリサイクル率は、2011年から2020年まで82.6%〜88.5%で推移しています。

特にコロナ禍前後では、中国の廃棄物輸入禁止や輸送コストの増加により海外需要が少なく
なった中でも上がり続けています。

SDGsで問題になっているプラスチック

ペットボトルのリサイクルは、なぜ注目されているのでしょう?

マイクロプラスチック

2010年代後半から、マイクロプラスチックによる海洋汚染が注目されるようになりました。
マイクロプラスチックは、洗剤や化粧品のように最初から細かく製造された一次的マイクロプラス
チック。

プラスチック製品が日光の紫外線で劣化、中でも5㎜以下に破砕されためのが二次的マイクロプ
ラスチックと呼ばれています。
原因になるプラスチック製品の中には、ペットボトルも含まれています。

SDGsと世界的なペットボトルの問題

私たちがコロナ禍に入る前後の2020年ころから、さかんに呼びかけられている環境問題の言葉
があります。

SDGs、持続可能な開発目標SDGs(英:Sustainable Development Goals)と呼ばれる世界共通
の用語です。

SDGsは、世界的な環境問題に対する取り組みで、2030年までに17の世界的目標と169の達成
基準が示されています。

日本国内ではPeople(人間)、Planet(地球)、Prosperity(繁栄)、Peace(平和)、Partnership(パート
ナーシップ)に対応した8項目を元に、SDGsアクションプラン2020として採用され各業界に呼びか
けられています。

SDGsの中には、「CO2排出量」「食糧問題」と並んで「海洋汚染」の問題が大きく取り上げられています。
ペットボトルが原因にもなるマイクロプラスチックは、海の生き物の体に蓄積し、生存を危うくくしたり、生態系を破壊してしまうほどの影響があるからです。

さらに、海の水や生き物には、国が決めた「海域」を超えて移動しています。
ペットボトルの問題は、もう待ったなしでとりくまなければならない世界的な環境問題なんですね。

ペットボトルを使った競技と発明

ペットボトルの再利用が呼びかけられる中、注目されているのがペットボトルを使った競技と発明
です。
ペットボトルは丈夫で、簡単に切ることができ、熱を加えると変形するため様々な工作に利用され
ます。

風車や模型の作品は、InstagramやTwitterで素敵なデザインが発表されています。
ドライヤーや工作用アイロンで熱を加え変形させたアクセサリーも、クリアな質感が綺麗ですよ
ね。

中でも、ペットボトルロケットは小学生の自由研究から高校の科学部の研究、さらに大学の工学
部の研究とレジャーから本格的な競技まで幅広く取り組まれています。

ペットボトルロケット

地域のペットボトル競技の取り組み

ペットボトルロケットには、規定を定めて飛距離を競う本格的な競技会も開催されています。

一般社団法人 青森県発明協会https://www.aomori-ipc.jp/club/club-9102/)では毎年秋にペットボトルロケットの競技会が開催されています。

三重県松阪市では、小学生のチーム対抗のペットボトルロケット大会https://www.city.matsusaka.mie.jp/soshiki/72/petbottlerocket.html)が開催され、夏休みに作成したペットボトルロケットがお披露されています。

どの大会でも、使用できるペットボトルの種類と大きさ、発射装置の指定がされ、競技としての公
平性が保たれています。

ペットボトル競技のまとめ

ペットボトルのリサイクルは、マイクロプラスチックによる海洋汚染を防ぐための、世界的な問題
です。
SDGsの実践のために、リサイクルに関わるのはもちろん大切です。
ペットボトルロケット競技の取り組みは、リサイクルをしながら「楽しむ」こともできます。
SDGsに「持続可能な開発目標」とあるように、環境問題への取り組みは持続が大切です。
ペットボトルロケット競技の楽しみを持つことで、リサイクル率の向上を目指してみてはいかがで
しょうか?

□ペットボトルロケットのリンクと資料

○令和4年度まつさかペットボトルロケット大会
https://www.city.matsusaka.mie.jp/soshiki/72/petbottlerocket.html
○青森県発明協会
https://www.aomori-ipc.jp/club/club-9102/

 

ペットボトルロケット競技の取り組みは、リサイクルをしながら「楽しむ」こともできます。
SDGsに「持続可能な開発目標」とあるように、環境問題への取り組みは持続が大切です。

令和4年度まつさかペットボトルロケット大会に関するQ&A

令和4年度まつさかペットボトルロケット大会に関するQ&A
Q1 だれでも参加できますか?
A1 小学校4年生から6年生までなら、だれでも参加できます。
友だちや保護者の方と話し合ってチームをつくってください。
Q2 チームのメンバーは同じ学校の友だちしかいけませんか?
A2 そんなことはありません。別の小学校に通っている友だちと参加することもできます。
Q3 1人で参加することはできますか?
A3 できません。2人~4人でチームをつくってください。
Q4 ペットボトルロケットの材料は自分で用意しなければいけませんか?
A4 ペットボトルロケットを作るためのキットは、事務局(教育委員会)が準備し、
各チームに2セットずつ配付します。保護者代表の方に連絡させていただきますので、教育委
員会に取りに来てください。(7月中旬予定) ペットボトルは自分で用意してください。
Q5 雨でも大会は行われますか?
A5 雨天時や強風時の場合、本大会を中止とします。
予選会は、予備日に延期します。ただし、予選会が 2 日とも悪天候により開催できない場合は、
本大会も中止となります。
予選会、本大会ともに、大会当日の6:00に決定し、中止または延期する場合は、各チームの
保護者代表の方に連絡するとともに、松阪市とみえこどもの城のホームページに掲載します。
Q6 ペットボトルロケットを作るときに、ルールはありますか?
Q6 使用するペットボトルは、1.5L サイズの炭酸飲料のものです。
その他に安全面や競技の公平性などを保つために、いくつかのルールがあります。詳しくは、
松阪市のホームページに掲載している大会要項で確認してください。
※使用後のペットボトルは、資源ごみとして適切に処分してください。
◆ペットボトルロケット大会に関するご質問は、
下記事務局までお問い合わせください。みなさんのご応募をお待ちしています。
【事務局】
松阪市教育委員会事務局 学校支援課
住所 〒515-8515 松阪市殿町1315番地3
電話 0598-53-4403

ペットボトルロケット100メートルの壁の参考記事

MRL計画~100mの壁を越える~
(Miirino Rocket Launching Project)
横手高校物理Ⅱ班 指導:佐々木 重宏
班員:後藤 波瑠 佐々木 壮悟
和賀 正道 和賀 滉和賀滉
和賀正道 和賀滉 和賀正道
<研究動機>
昨年の課題研究でも行われていたペットボトルロケット。その発表を聞いて、ロケットの
回転の仕方は飛距離にどのように関係しているのか、また、実際に飛んでいるときのロ
ケットはどのような運動をしているのか、疑問に思った。そこで、私たちは、ロケットの
運動に大きく関わると思われる”ハネ”について研究を進め、ハネについての最適条件を導
きだすことで、先輩方が越えられなかった100mの壁を越えたいと考えた。
<ペットボトルロケットの作成>
機体
三ツ矢サイダー1.5Lのペットボトルを
5本使用
・機体本体に2本使用
・タンクに1本使用
・羽に2本使用
機体の先端部分:シリコン製のヘッドを使用
発射台:市販のものを使用
<一回目の打ち上げ>
・昨年の最適条件をもとに、
水量:400ml、ポンピング回数:45回
発射角度:55°で打ち上げ
・結果(図1)
最高飛距離:33.3m
最低飛距離:17.0m
平均飛距離:27.2m
機体の様子
・回転していた
・機体にぶれが生じた
図1
<一回目の打ち上げからの考察>
昨年の好記録は得られなかった
➡昨年と使用しているヘッド、発射台が異なるからではないか
数回実験した上で自分たちのロケットに合った条件を設定し、実験を行うことに

<基本条件>
昨年の最適条件をもとに以下のように条件を定めた。
空気圧:600kPa  水量:400ml 発射角度:65度
打ち上げ場所:横手高校裏山
打ち上げ方向:北方向
[仮説と検証]
私たちは機体を回転させることで飛距離が伸びるという仮説を立て、ロケットのハネに角
度をつけて回転させて飛ばすことにした。
羽の定義
図2のようにθをハネ角度、羽の高さ、羽の長さと定義
図2
・ハネNo.1(図3)
参考文献をもとに作成
特徴
・羽の高さが高く、羽の長さが短い
ハネ角度を90°、75°、80°、85°で実験
図3
ハネ角度:90°
結果(図4)
最高飛距離:79.3m
最低飛距離:68.9m
平均飛距離:75.2m
機体の様子
・回転数が少なかった
・ぶれながら飛んでいた
グラフから分かったこと
・飛距離のばらつきが少ない

図4
ハネ角度:75°
結果(図5)
最高飛距離:79.1m
最低飛距離:55.1m
平均飛距離:61.2m
機体の様子
・回転数は少なかった
・ぶれながら飛んでいた
グラフから分かったこと
・飛距離のばらつきが大きい
図5

ハネ角度:80°
結果(図6)
最高飛距離:77.6m
最低飛距離:49.5m
平均飛距離:65.4m
機体の様子
・回転していた
・ぶれながら飛んでいた
グラフから分かったこと
・飛距離のばらつきが大きい
図6
ハネ角度:85°
結果(図7)
最高飛距離:85.1m
最低飛距離:53.5m
平均飛距離:71.0m
機体の様子
・回転していた
・ぶれながら飛んでいた
グラフから分かったこと
・飛距離のばらつきが大きい
図7
<実験1からの考察>
羽に角度を取り付けたほうが飛距離は伸びるが、機体の様子は不安定。
➡羽の高さを低くすれば空気抵抗が小さくなり、羽の長さを長くして羽と本体の接着面積
を大きくすることで、機体が安定するのではないか。
<実験2>
ハネNo.1 の羽の高さを低く、長さを長くしたハネNo.2を作成。
(高さ=63㎜、長さ=136㎜)
・ハネ No.2(図8)
図8
ハネ角度:90°
結果(図9)
最高飛距離:93.8m
最低飛距離:72.5m
平均飛距離:81.1m
機体の様子
・ほとんど回転していなかった
・ぶれることなく飛んでいた
グラフから分かったこと
・80m代に集中
図9

ハネ角度:75°
結果(図10)
最高飛距離:86.6m
最低飛距離:51.8m
平均飛距離:70.4m
機体の様子
・回転数は大きかった
・ぶれながら飛んでいた
グラフから分かったこと
・飛距離のばらつきが大きい                図10
ハネ角度:80°
結果(図11)
最高飛距離:88.8m
最低飛距離:75.5m
平均飛距離:82.7m
機体の様子
・回転数は大きかった
・機体が安定していた
グラフから分かったこと
・飛距離のばらつきが少ない

図11
ハネ角度:85°
結果(図12)
最高飛距離:99.4m
最低飛距離:75.7m
平均飛距離:86.4m
機体の様子
・鋭く回転していた
・機体は安定していた
グラフから分かったこと
・飛距離のばらつきが少ない                図12

<実験2からの考察>
予想通り好記録が得られた。
➡羽の高さをより低く、長さをより長くすれば飛距離が伸びる。
<実験3>
ハネNo.2の羽の高さを低く、長さを長くした羽No.3を作成。
(高さ=18㎜、長さ=270㎜)
・ハネ NO.3(図13)
図13
ハネ角度:90°
結果(図14)
最高飛距離:43.5m
最低飛距離:27.3m
平均飛距離:32.7m
機体の様子
・不規則な運動だった
・滑空するときもあった
(紙飛行機のような飛び方)
グラフから分かったこと
・飛距離のばらつきが大きい
図14

<実験3からの考察>
羽の高さが低い、もしくは長すぎる➡羽としての役割を果たさない
羽が長いため真っ直ぐに取り付けるのが難しい➡羽がカーブする
➡揚力が生じたのではないか
<まとめ>
羽についての最適条件の考察
実験結果から私たちの考える、飛距離を伸ばすための最適条件は次の通りである。
ハネ角度:85度   ➡機体を回転させるため
羽の高さ:低くする ➡羽を安定させるため
羽の長さ:長くする ➡羽を安定させるため
ただし、極端に長すぎたり、短すぎると羽としての役割が薄くなってしまう。
回転したほうが飛ぶ原理
羽に角度をつけることで空気抵抗が生じる➡機体が回転
➡ジャイロ効果によって機体が安定
例:ライフル銃
銃身にライフルと呼ばれる溝があり、その溝が弾丸に回転を
加えることで弾丸の飛翔に大きな安定をもたらしている。
ただし・・・回転するためのエネルギーが大きい
➡飛ぶためのエネルギーが小さくなる
<今後の展望>
・安定して100mを出せるような羽の作成
(参考)No.3の長さを半分にしたNo.4で実験
➡データ数は少ないがほぼすべての実験で100mを越えた
・簡単かつ正確に取り付けることのできる羽の作成

参考文献・引用
「ペットボトルロケットを飛ばそう」日本ペットボトル協会編
「コマの原理」https://www.a-rchery.com/arrow05.htm
気象情報 気象庁HPhttps://www.jma.go.jp/jma/index.html

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