일반 플라스틱은 우리 일상생활에서 다양한 문제를 야기합니다. 석유 기반 원료에서 추출된 화학물질로 제조되는 일반 플라스틱은 제조 과정에서 많은 에너지와 자원을 소비하며, 유해한 화학물질을 배출합니다. PE, PP, PS, PVC 등 다양한 종류의 플라스틱은 자연 분해가 되지 않아 사용 후 폐기 과정에서 대부분 소각되거나 매립됩니다. 이로 인해 미세플라스틱 등 유해한 물질이 발생하여 환경오염의 주범이 되고 있습니다. 전 세계적으로 플라스틱의 재활용률은 9%에 불과하며, 대부분의 플라스틱은 자연적으로 분해되는 데 수백 년에서 수천 년이 걸립니다. 이 기간 동안 플라스틱은 생태계의 균형을 깨뜨리고 환경 문제를 야기할 수 있습니다.
친환경 플라스틱의 필요성
이러한 문제를 해결하기 위해 친환경 플라스틱의 필요성이 대두되고 있습니다. 친환경 플라스틱은 환경을 보호하고 지속 가능한 발전을 위해 개발된 혁신적인 기술입니다. 일반 플라스틱에 비해 자연에 미치는 영향이 긍정적이고, 재사용 가능하며, 생분해가 가능한 특징을 가지고 있습니다.
친환경 플라스틱의 종류
친환경 플라스틱중 바이오플라스틱에 대해 알아보겠습니다.
바이오플라스틱
바이오플라스틱은 크게 생분해 플라스틱과 바이오매스 플라스틱으로 나눌 수 있습니다.
생분해 플라스틱
박테리아, 조류, 곰팡이와 같은 미생물이나 분해효소에 의해 물과 이산화탄소로 완전히 분해될 수 있는 소재입니다. PBS, PBAT, PCL, PGA 등의 생분해성 고분자는 다양한 기능이 가능하여 플라스틱 용도로 널리 활용되고 있습니다. PHB, PHV, PHA는 미생물이 만들어내는 고분자 플라스틱입니다. 천연 물질이 원료인 생분해성 고분자로는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 펙틴, 리그닌 및 전분 등이 있습니다. 현재 주로 생산되고 있는 생분해성 고분자인 PLA는 옥수수, 전분 등 바이오매스 원료로부터 발효공정을 거쳐 생산됩니다.
바이오매스 플라스틱
화석연료 대신 재생 가능한 식물유래자원인 바이오매스를 원료로 고분자를 합성하는 플라스틱입니다. 사탕수수, 옥수수를 변환하여 만들어지는 POLY, PLA가 대표적입니다. 바이오매스 원료를 기반으로 바이오 폴리우레탄, 바이오 PET, 바이오 POLY 등이 개발되고 있습니다.
장점과 중요성
친환경 플라스틱은 재생 가능한 자원에서 유래되어 생산과정에서 탄소배출량을 줄일 수 있어 기후변화에 대응할 수 있습니다. 또한 생분해되어 자연에 무해한 물질로 돌아가므로 일반적인 플라스틱 쓰레기 문제를 해결하는 데 기여할 수 있습니다. 식물성 재료를 사용함으로써 자원의 순환을 촉진하여 장기적으로 환경보호에 긍정적인 효과를 줄 수 있습니다. 생분해성 플라스틱은 사용 후 퇴비화가 가능하여 폐기물 문제를 해결하는 데 유리합니다.
단점과 한계성
생분해성 바이오 플라스틱은 특정 조건(온도, 습도 등)이 충족되지 않으면 제대로 분해되지 않을 수 있습니다. 자연 분해되는 데 시간이 오래 걸리거나 특정 산업 퇴비화 시설에서만 분해되는 경우가 있어, 일상 환경에서는 기대만큼 신속한 분해를 보장하지 못합니다. 또한, 화석연료 기반의 일반 플라스틱에 비해 생산 비용이 높아 경제적인 어려움이 있을 수 있습니다. 바이오 플라스틱의 원료로 사용되는 옥수수 등의 바이오매스가 식량자원과 경쟁할 수 있으며, 대규모 수요에 따른 식량가격 상승의 우려가 있습니다. 일부 바이오 플라스틱 제품은 일반 플라스틱만큼의 성능을 발휘하지 못하는 경우가 있어 내구성, 안정성 등이 제한될 수 있습니다.
최신 연구 동향
최근 한국과학기술연구원(KIST)에서는 공기 중 이산화탄소를 이용해 친환경 바이오플라스틱을 생산하는 기술을 개발했습니다. 이 기술은 전기화학 시스템과 미생물 배양 시스템을 결합하여 이산화탄소로부터 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)를 효율적으로 생성합니다. PHA는 미생물에 의해 합성되는 천연 고분자로, 토양뿐 아니라 해양 환경에서도 생분해되며 식품 포장재, 의료용품 등에 사용됩니다. 이 기술은 플라스틱 폐기물 문제를 해결하고, 이산화탄소를 플라스틱으로 전환하기 위한 추가적인 에너지 투입이 적어 차세대 이산화탄소 전환 기술로 평가받고 있습니다.
교체용 플라스틱은 현재의 환경 문제를 해결할 수 있는 혁신적인 대안으로 주목받고 있습니다. 그러나 여전히 개선해야 할 점들이 많아 추가적인 연구와 개발이 필요합니다. 생산 비용을 낮추고, 비식용 바이오매스 대체 개발, 성능 및 내구성 향상, 재활용 시스템 구축 및 확장 등이 중요한 과제로 남아 있습니다. 이러한 문제들을 해결해 나간다면, 교체용 플라스틱은 미래에 중요한 자원으로 자리잡을 것입니다.
