매우 편리하여 폭발적으로 보급되어왔던 플라스틱이었지만...그것이 지구 환경에 악영향을 가져올 것으로 나타난 것은 최근 수십 년의 일이다.
쓰레기가 된 플라스틱은 자연환경에서 자연적으로 분해 될 수 없기 때문에, 잘게 부서진 마이크로 플라스틱은 반영구적으로 계속 쌓여, 해양 오염을 일으킨다.
그래서 현재, 화석 연료 유래의 플라스틱을 대체 할 새로운 소재의 개발이 요구되고 있지만, 독일의 화학자 그룹은, 식물성 기름을 기반으로 한 지속 가능한 차세대 플라스틱을 개발했다고한다.
분자 구조에서 손을 본 것으로, 종래와는 비교가 되지않을 정도로 효율적인 재활용이 가능하게되었다고한다.
■ 기존의 플라스틱 재활용의 문제점
현재 사용되고있는 화석 연료 유래의 플라스틱의 대부분은 기계적인 처리에 의하여 재생되어왔다.
우선 플라스틱을 같은 종류의 것을 선별하여, 펠렛 및 플레이크 등에 분쇄. 이것을 다음의 플라스틱 제품의 원료로 사용한다. 이 방식을 "재료 재활용"이라고한다. 하지만 불행하게도, 그렇게 회수되는 플라스틱은 신품에 비하면 품질이 떨어진다.
한편, 화학적으로 재활용하는 "케미컬 리사이클"은, 열이나 용제로 고분자 사슬을 조각으로 분해하고, 최초의 모노머(단량체)로 되 돌린다. 따라서 새것 같은 재료로 회수 할 수있다는 장점이있다.
케미컬 리사이클을 광범위하게 사용할 수없는 이유 중 하나는, 플라스틱의 탄소끼리 강하게 결합되어 있다는 것이다. 아이러나히게도, 이 성질은 플라스틱이 유용한 이유 중 하나이지만, 화학적으로 재활용 할 때 성가진 문제로도 된다.
예를 들어, 가장 일반적인 플라스틱 인 "폴리에틸렌"은 에틸렌(모노머)를 중합하여 만들어진 고분자(폴리머)이다.
그 완고한 결합을 분해하여, 모노머로 되돌리려면 600도 이상으로 가열 할 필요가있다. 그만큼 큰 에너지를 걸어도, 최종적으로 다시 사용할 수있게되는 것은 원래의 10% 미만에 지나지 않는다.
■ 식물성 기름 기반의 차세대 플라스틱 개발
그래서 독일 콘스탄츠 대학의 그룹은, 새롭게 식물성 기름을 기초로 한 폴리 에스테르와 폴리 카보네이트를 개발했다.
지금까지 양날의 검이었던 강한 화학 결합이 더 쉽게 풀리게되어 있어 손쉽게 케미컬 리사이클을 할 수있다.
그것을 재활용하려면 에탄올 또는 메탄올을 담가, 촉매와 함께 120도에서 가열하면 된다(촉매없이라면 150도). 기존의 5분의 1 정도의 열이면 충분하기 때문에, 훨씬 적은 에너지로 분해 할 수있다.
게다가 재활용 비율도 높고, 원래 플라스틱의 96%정도나 회수 할 수있다.
■ 식물성 기름 유래의 플라스틱의 다양한 혜택
식물성 기름 유래의 플라스틱에는 그 밖에도 뛰어난 점이 많이있다. 재료 재활용에 적합하지 않은 염료 및 충전제가 들어간 플라스틱에도 이용할 수 있고, 다른 종류의 플라스틱이 섞여있어도 ok.
또한 요즈음의 3D 프린터의 원료로는 기존의 폴리 에틸렌보다 사용하기 쉽다는 것. 원래 식물성 기름을 기반으로하고 있기 때문에, 원유 등 화석 연료에 비하면 훨씬 지속 가능하다.
새로운 플라스틱은 그 성능도 훌륭하다. 검사 결과, 융점은 낮지만, 구조, 탄성, 분자량은 기존의 폴리 에틸렌에 필적하는 성능을 가진 것으로 확인되었다고한다.
■ 단점은 높은 비용
게다가 이 뛰어난 성질은 재활용 후에도 유지된다. 게다가 자연 환경에 신속하게 생분해 될 가능성이 있다고하면, 왠지 꿈의 플라스틱으로 생각하기 쉽지만, 역시 단점은 있다.
그것은 비용이 조금 비싸다는 것. 그 때문에 지금 현재의 법제도의 틀에서는, 가장 싼 원료로 화학 산업에 보탬이되는 에틸렌과 경쟁하는 것은 상당히 어렵다는 것이다.
이 연구는 "Nature"에 게재되었다.
