플라스틱산업 사출 / 압출 / 금형 /원료

생분해성 음료컵과 채소 포장재료 등 폴리락틱산(polylactic acid (PLA))으로 알려진 바이오플라스틱은 이미 우리 일상 생활의 많은 부분에서 쉽게 찾아볼 수 있다. 

하지만, 아직 PLA는 전통적인 석유 기반의 플라스틱에 대한 완전한 대안이 되지 못하고 있다. 이것은 이들을 생산하는데 아직 많은 비용이 소모되기 때문이다. 이제 KU Leuven Centre 소속의 연구자들이 PLA를 보다 저렴하게 만들어내는 새로운 방법을 개발했다. 이들의 연구 결과는 Science에 게재되었다. 

바이오플라스틱 PLA는 사탕수수 등에 존재하는 재생가능한 자원으로부터 유래한다. 발효 과정을 통해 당을 락틱산(lactic acid)으로 만들고 이들은 다시 폴리락틱산을 위한 빌딩블럭이 된다. PLA는 어떤 환경에서 몇 년이 지나고 나면 분해된다. 만약 이들이 수집되고 정확하게 분류가 된다면 이들은 다시 산업적으로 재생이 가능하다. 또한, PLA는 생체적합성을 지니고 있어 수술 봉합용 실과 같은 의료용으로도 적합하다. PLA는 또한 3D 프린팅이 적합한 몇 안 되는 플라스틱 중의 하나이다. 

하지만, PLA는 여전히 비용적인 면에서 석유 기반의 플라스틱의 대안이 되지 못하고 있다. PLA를 생산하는 과정은 매우 많은 비용이 소모되는데 그 이유는 이들이 지닌 중간단계 때문이다. 이에 대해 Bert Sels 교수는 "우선, 락틱산은 하나의 반응기에 주입되어야 하며 이곳에서 높은 온도와 압력 하에서 여러 종류의 플라스틱 전 단계로 변환되게 된다. 이 과정에서 많은 비용이 소모된다. 플라스틱 전단계-낮은 품질의 플라스틱-는 분해되어 PLA를 위한 빌딩 블럭으로 이용된다. 바꾸어 말하면, 뛰어난 성질의 플라스틱을 만들기 위해 보다 낮은 품질의 플라스틱을 먼저 만들어내는 것이다. 비록 PLA가 친환경플라스틱이기는 하지만 이들을 생산하는 과정에 존재하는 많은 중간단계는 여전히 금속을 필요로 하고 부산물을 만들어낸다"고 말했다. 

KU Leuven Centre의 연구자들은 이러한 문제를 해결할 수 있는 새로운 기술을 개발했다. 이에 대해 박사후과정생인 Michiel Dusselier는 "우리는 바이오매스에 석유화학의 콘셉트를 적용했다. 우리는 촉매로 지올라이트를 이용해 반응기에서 화학적 과정을 유도했다. 지올라이트는 다공성 미네랄이다. 이들이 지닌 기공 모양을 선택함으로써 우리는 부산물이 발생하지 않는 조건에서 PLA를 위한 빌딩블럭을 직접 만들어낼 수 있었다. 우리의 방법은 이전의 방법에 비해 여러 장점을 지니고 있다. 우리가 개발한 방법은 부산물이 발생하지 않고 금속을 이용하지 않는다. 또한 여러 중간단계를 생략하고 있기 때문에 저렴하다는 장점이 있다"고 말했다. 

Sels 교수는 이 새로운 기술이 곧 적용될 수 있을 것이라고 자신하고 있다. 그는 이에 대해 "이번 연구 결과에 대한 KU Leuven의 특허는 산업적인 스케일로 이 과정을 적용하려는 화학 회사에 의해 최근 판매되었다. 물론, PLA가 완전하게 석유 기반의 플라스틱을 대체할 수는 없을 것이다. 하지만 이제 PLA로 만들어진 플라스틱의 가격은 떨어질 것이고 이 방법은 친환경적이다. 우리의 방법은 화학 회사와 바이오 기술이 함께 접목될 수 있는 장을 열어줄 수 있을 것"이라고 말했다. 이에 대한 보다 자세한 연구 결과는 “"Shape-selective zeolite catalysis for bioplastics production" Michiel Dusselier, Pieter Van Wouwe, Annelies Dewaele, Pierre Jacobs, and Bert Sels, Science , DOI: 10.1126/science.aaa7169”를 참고하기 바란다.  

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』