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국내 연구팀, 친환경 PET 폐기물 분해 공정 개발

    • 최재휘 기자
    • |
    • 입력 2021-04-07 14:17
    • |
    • 수정 2021-04-07 14:17

플라스틱은 현대문명 발전에 엄청난 기여를 했지만, 남용 및 공해로 인해 골칫덩이로 여겨졌다.

국내 연구팀이 생산된 플라스틱을 단순히 재활용하는 것을 넘어 효율적으로 분해해 고부가 가치 물질을 만들어 내는 공정을 개발해 주목받고 있다.

한국연구재단은 김경헌 고려대 교수팀과 김희택 한국화학연구원 박사팀 등으로 구성된 공동 연구팀이 친환경적이고 생체적합성이 높은 촉매를 이용해 PET 폐기물을 효율적으로 분해하는 공정을 개발했다고 밝혔다.

특히, 생물 전환공정을 통해 PET를 분해해 얻은 성분으로 화장품이나 손 소독제 등의 원료로 쓰일 수 있는 글리콜산, 프로토카테큐익 산이나 나일론 같은 다른 고분자 물질을 합성할 수 있다.

연구팀은 효소에 의한 분해 공정이 최적의 조건에서 이뤄질 수 있도록 효소 및 미생물 발효에 방해가 되는 구성 성분을 최소화 할 수 있는 분해 공정을 개발하던 중 베타인이라는 물질이 효율적인 촉매로 작용할 수 있음을 알아냈다.

베타인이 양이온과 음이온을 동시에 가진 양쪽성 이온으로, PET 분해에 효과적이라고 알려진 촉매인 이온성 액체와 유사한 반응을 보였기 때문이다.

베타인은 동물, 식물 및 미생물 같은 생물체에 널리 존재하며 삼투압, 고온 및 탈수 같은 환경적 스트레스에 반응해 생성되는 물질이다.

실제 베타인을 이용해 공정을 단순화할 수 있었고, 효소 반응 및 미생물에 의한 발효 공정에 방해가 되는 금속 이온이나 유기화합물 등을 사용하지 않아 최종 물질 분리가 더 용이하도록 했다.

플라스틱은 단단하지만 유연하고 방수성이 뛰어나며, 가볍기 때문에 의류, 식품, 의료 및 자동차 산업 등 다양한 분야에서 널리 사용된다.

그러나 쉽게 분해되지 않아 미세플라스틱 문제 등 심각한 환경 공해의 요인이 되고 있다.

2015년 기준 약 6억3,000만t에 달하는 플라스틱이 생산됐지만, 60%가 매립되고 오직 9%만이 재활용이 됐다.

PET 재활용 방법으로는 수거 및 분류해 세척한 후 다시 사용하거나 PET를 소각함으로써 생성되는 열을 이용하는 방법, 물리적 또는 화학적 방법을 통해 PET를 분해하고 다시 PET를 재생산하는 방법들이 있다. 대다수 연구가 후자에 집중하고 있지만, 재생산 PET 제품들은 품질이 떨어지는 결점이 있다.

최근 썩는 플라스틱, 커피 찌꺼기 플라스틱 등 플라스틱 재활용에 대한 여러 방안이 제시되고 있다. 이번 연구팀의 연구와 함께 환경을 배려한 지속 가능한 소재 개발과 친환경 플라스틱 순환 체계가 어떻게 잡혀갈지 앞으로 더 기대해 볼 수 있겠다.

이번 연구 결과는 미국 화학회에서 출간하는 촉매 분야 국제학술지 '에이씨에스 카탈리시스(ACS Catalysis)'에 지난 23일자로 게재됐다.

최재휘 기자 | [email protected]

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