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■ 황성연 / 한국화학연구원 박사
[앵커]최근 환경에 대한 관심이 높아지면서 플라스틱을 줄이는 노력이 이뤄지고 있습니다. 그 대안으로 친환경 플라스틱인 ‘바이오플라스틱’이 등장했는데요. 바이오플라스틱은 지구를 위한 새로운 대안이 될 수 있을까요?
오늘 ‘과학돋보기’에서는 ‘바이오플라스틱’에 대해 알아보겠습니다. 한국화학연구원 바이오 화학연구센터 황성연 센터장과 함께합니다. 안녕하세요?
바이오플라스틱을 이야기 전에, 플라스틱 이야기를 해야 할 것 같은데 요즘 환경문제로 지적이 많이 되고 있습니다. 하지만 인류가 안 쓰는 건 어려운데 인류에게 플라스틱이란 어떤 존재일까요?
[앵커]처음에 나왔을 때는 정말 주목받았던 물질인데 지금은 환경에 미치는 악영향을 모두가 알 수 있을 정도로 확산하고 있죠. 그래서 국민이 안심하고 쓸 수 있는 바이오플라스틱을 만드셨다고 들었어요. 바이오플라스틱이란 무엇일까요?
[인터뷰]바이오플라스틱에 대해서 정의를 얘기하자면 두 가지 종류가 있습니다. 먼저 생분해성 바이오플라스틱은 사용 후 폐기했을 때 일정한 조건에서 미생물 등의 작용으로 물과 이산화탄소로 완전히 분해되는 썩는 플라스틱을 말합니다. 두 번째는 사탕수수, 옥수수, 나무, 볏짚 등의 식물 유래 자원을 원료를 기반으로 한 것인데요. 이러한 바이오매스를 원료로 한 성분을 일정량 이상 포함 시키면 바이오매스 기반 플라스틱이라고 합니다. 바이오매스 기반 플라스틱과 생분해성 플라스틱 모두 바이오플라스틱이라고 정의할 수 있고요. 바이오매스 기반 플라스틱은 생분해성 플라스틱과 다르게 분해되지는 않습니다. 바이오 유래 자원을 상당 부분 사용하였기 때문에 기존의 석유계 플라스틱 공정에서 발생하는 이산화탄소 발생량이 상대적으로 적어서 환경친화적이라는 장점이 있습니다. 따라서 한국화학연구원에서는 생분해성 플라스틱과 바이오매스 기반 플라스틱을 합쳐서 ‘바이오플라스틱’이라고 명칭하고 있습니다.
[앵커]완전히 분해되는 생분해성 바이오플라스틱 비닐봉지를 직접 가지고 오셨다고요?
일반 비닐과 똑같은 것 같아요.
[인터뷰]네 거의 똑같습니다.
[앵커]당겨봐도 아주 팽팽하고요. 일반 플라스틱이랑 전혀 다를 게 없어 보이는데요. 설명 좀 더 해주시죠.
[인터뷰]네, 이게 바로 생분해성 바이오플라스틱 비닐봉지인데요. 잡아보시면 알겠지만 석유계 플라스틱과 거의 똑같습니다. 기존의 생분해성 비닐봉지는 잘 찢어지는 단점이 있어서 상용화하기엔 어려움이 있었습니다. 석유계 플라스틱을 일반적으로 쓰는데 보통 강도를 인장 강도라고 하는데 석유계 플라스틱은 40MPa(메가파스칼) 이상인데 일반 플라스틱 봉투의 인장 강도는 대체로 30MPa 이하여서 사용하기가 어려웠습니다. 저희가 개발한 생분해성 플라스틱은 이런 문제…
[YTN 사이언스 기사원문] https://science.ytn.co.kr/program/program_view.php?s_mcd=0082\u0026s_hcd=0018\u0026key=201909021633493618
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산업화 제품소개 – (주)바이오소재
최근 에코패키징, 일회용품 등에 적용되어 왔던 바이오 플라스틱 원료 소재의 사용은 생분해 플라스틱을 이용한 일회용품 등 유통기한이 짧은 한정된 영역에 적용되고 …
Source: www.neomcc.com
Date Published: 2/10/2022
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국내외 바이오 플라스틱 종류, 최신동향 및 제품적용 현황
바이오 플라스틱이란 식물체 바이오매스(Biomass)와 같은 생물자원을 이용하여 제조된 바이오 기반 고분자를 말하는데 친환경 플라스틱, 그린 플라스틱, …
Source: www.ihandler.co.kr
Date Published: 12/23/2021
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(사)한국바이오소재패키징협회 > 바이오플라스틱 > 산업화제품 …
바이오소재를 이용한 산업화제품을 소개합니다. 최근 에코패키징에 적용되어 왔던 바이오 플라스틱 원료 소재의 사용은 생분해 플라스틱을 이용한 일회용품 등 유통 …
Source: www.biopack.kr
Date Published: 5/15/2021
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No.1 친환경 생분해성 플라스틱, 바이오 플라스틱 전문 제조 …
… 바이오 플라스틱 전문 제조 업체로 국내 유일 PLA Foaming, PLA 발포, 비발포, PLA 발포시트 등 친환경 패키징 제조, 식품요구사항에 적합한 친환경 제품을 생산 …
Source: www.koreabiofoam.com
Date Published: 9/4/2021
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바이오플라스틱 종류 – 한국바이오소재패키징협회
바이오플라스틱은 크게 생분해성플라스틱과 바이오매스플라스틱으로 구분되고 있다 … 제품 유통기한이 1년 이상인 식품포장재, 산업용품, 농원예용 분야에 주로 적용 …
Source: biopack.or.kr
Date Published: 4/13/2022
View: 9863
친환경 바이오 플라스틱 제품, 무늬만 친환경 – 에너지단열경제
바이오베이스, 산화생분해성 플라스틱 매립 시 플라스틱 물질 그대로 남아 … 친환경 환경표지 인증을 받은 바이오 플라스틱 제품 대다수가 소비자 …
Source: kienews.com
Date Published: 10/24/2021
View: 2991
바이오매스 플라스틱(biomass-based plastics)
바이오플라스틱은 지속발전가능 사회 구축을 도울 수 있는 친환경 소재로서 크게 두 가지 … 생분해성플라스틱은 일반 플라스틱 제품과 마찬가지로 사용될 수 있으며, …
Source: www.kbpa.net
Date Published: 7/21/2022
View: 2572
친환경 바이오매스 이야기 – 원료부터 남다른 바이오플라스틱
이렇게 제조된 바이오플라스틱은 석유기반 플라스틱이 적용되는 모든 분야에 적용이 가능할 것으로 예상됩니다. 장난감, 트레이 등 플라스틱 제품, 우리가 …
Source: gscaltexmediahub.com
Date Published: 3/23/2022
View: 4250
바이오플라스틱을 이용한 새로운 가능성 | Röchling KO
젖산: 설탕 또는 전분은 젖산 박테리아의 도움으로 변환됩니다. 바이오플라스틱: PLA(폴리락타이드). 지방산: 설탕 또는 녹말을 포함하는 제품의 발효에 의해 미생물의 …
Source: www.roechling.com
Date Published: 11/10/2021
View: 702
바이오플라스틱업체현황및사업화제품소개 – KoreaScience
실제 바이오 플라스틱의 상용화 제품, 기존 플. 라스틱을대체한제품이속속출시되고있다. 국내의 생분해 원료 소재 관련 업체는 그린케. 미칼, 생분해 및 바이오매스 …
Source: www.koreascience.or.kr
Date Published: 5/11/2022
View: 1179
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주제에 대한 기사 평가 바이오 플라스틱 제품
- Author: YTN 사이언스 투데이
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- Date Published: 2019. 9. 2.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=4Lm2gOTEaRo
산업화 제품소개
최근 에코패키징, 일회용품 등에 적용되어 왔던 바이오 플라스틱 원료 소재의 사용은 생분해 플라스틱을 이용한 일회용품 등 유통기한이 짧은 한정된 영역에 적용되고 있는 한계를 극복하고 자동차, 화장품, 문구화일, 친환경 농업용 자재, 소형 가전분야, 전기분야, 발효식품 용기, 탄소저감형 건축 토목자재, 산업용품, 주방용품, 생활용품, 유기 농식품 포장 등으로 빠르게 확대 적용되고 있다. 최근에는 단순한 생분해성 수준을 탈피하여 플라스틱 등 고분자의 고강도, 항균, 신선도, 통기성 등 기능성이 강조되고 있다.(2012, 포장협회 월간 포장계).
바이오 플라스틱 기존 바이오 플라스틱의 종류는 크게 3종류로 나누어 구분하고 있다. (1) 생분해 플라스틱 (Biodegradable Plastics)
(2) 산화생분해 플라스틱 (Oxo Biodegradable Plastics)
(3) 바이오 베이스 플라스틱(Bio Based Plastics) 이중 생분해 플라스틱은 전분이나, 지방족 폴리에스터, 셀룰로오스와 같은 생분해 수지로 만든 제품으로
인체 유해물질이 방출되지 않고 6개월 이내에 자연에서 분해되는 등 자연환경에 친화성이 높다. 하지만 열에 약하고, 너무 빠른 생분해 특성 때문에 장기간 유통하기 어려운 단점이 있다. 특히 유통기한이
긴 화장품, 부품포장재 등 산업용 포장재 및 된장, 고추장, 젓갈류, 치즈, 요구르트 등의 발효식품 포장재로
사용하기 어렵다. 또한 재활용이 어렵기 때문에 쓰레기를 배출할 때 플라스틱으로 분류하여 버리면 안되는 문제점이 있다. 하지만 열에 약하고, 너무 빠른 생분해 특성 때문에 장기간 유통하기 어려운 단점이 있다. 특히 유통기한이긴 화장품, 부품포장재 등 산업용 포장재 및 된장, 고추장, 젓갈류, 치즈, 요구르트 등의 발효식품 포장재로사용하기 어렵다. 또한 재활용이 어렵기 때문에 쓰레기를 배출할 때 플라스틱으로 분류하여 버리면 안되는 문제점이 있다. 산화생분해 플라스틱은 생분해 플라스틱의 단점으로 지적되고 있는 (1) 너무 짧은 분해기간, (2) 약한 물성, 내열성 및 내한성, (3) 가격경쟁력, (4) 고분자간 상용성 부족에 따른 재활용 불가능 등의 일부 한계성을 극복한 제품으로 최종 생분해 기간을 연장시켜 최근 아랍에미레이트에서는 전세계를 대상으로 산화생분해 이외의 일반 플라스틱 제품 사용을 금지시켰다. 이에 관련한 규격, 시험기준, 인증 등이 미국, UAE, 스웨덴에서 시행되고 있다. 향후 인도, 유럽, 필리핀, 한국, 태국, 캐타다 등으로 빠른 속도로 확산될 가능성이 높다. 바이오 베이스 플라스틱은 생분해 플라스틱의 단점을 보완한 것으로 생분해 수지와 탄소중립(Catbon neutral)형 식물체 유래물질인 바이오매스를 적용한 고분자 물질로 생분해라기 보다는 이산화탄소 저감, 석유유래물질 사용감소에 초점이 맞추어져 있다. 현재 브라스켐을 필두로 플랜트 바틀로 더욱 잘 알려진 Bio-PET 이외에도 Bio-PE, Bio-PP 등 다양한 소재를 이용한 제품이 상업화되어 있으며, 생산성이 우수하고, 재활용이 가능하여 일반 플라스틱과 함께 분리배출하면 된다.(위클리 공감, 통권 151호) 세계적으로 저탄소 문제가 21세기에 전세계적으로 환경문제의 핵심과제로 등장하고 있는데 최근 바이오매스(Biomass)를 원료로 제조되는 바이오 플라스틱에 관련한 특허 출원이 급증하고 있다. 바이오 베이스 플라스틱은 옥수수, 셀룰로오스, 왕겨 등 식물에서 유래하는 바이오매스를 25% 이상 함유하는 플라스틱으로 대기중의 이산화탄소 농도가 증가되는 것을 억제하는 효과가 있고, 한정된 자원인 석유의 소비량을 줄일 수 있으며, 폐기 후에는 미생물에 의해 분해되는 친환경적 소재이다. 최근 바이오매스를 사용한 바이오매스 플라스틱 관련 특허는 1990년부터 2008년까지 총 1,522건이 출원되었으며, 이중 90%에 달하는 1,348건이 1999년 이후 최근 10년동안 출원되었다. 석유 화학업체들 뿐만 아니라 플라스틱의 소비자인 전자기기, 의료, 건축업체까지 바이오 플라스틱 분야에 진출하고 있는 만큼 이 분야에 대한 특허출원은 더욱 증가될 것으로 전망하고 있다. (2009, 특허청)
페트병에서 자동차까지, 실용화 단계의 바이오 베이스 플라스틱
최근 바이오매스 3~40%와 플라스틱 60~97%를 혼합사용한 바이오 베이스 플라스틱이 지속적으로 출시 되고 있다.(2012 포장협회, 월간 포장계)
바이오 베이스 페트병(Plant Bottle) 일본 Plant Bottle은 2009년 5월 첫 판매가 된 미네랄워터의 경우, 정작 내용물보다는 이를 담은 페트병이 더욱 화제가 되었다. 페트병 제조사는 환경기능을 강화하여 친환경 제품임을 표방한 해당 제품은 기존 PET원료에 사탕수수에서 추출한 바이오 에탄올을 5～30% 첨가 사용하여 페트병을 만들었다고 발표하였다. 제조사의 설명에 따르면 식물 유래 페트병을 사용했을 경우 년간 석유 사용량을 2045kl 감소시킬 수 있기 때문에 환경에 도움이 된다고 한다. 미국 코카콜라에서도 바이오에탄올 일부를 첨가한 페트병 제품을 출시 판매중이다.
하지만 아직 바이오매스 소재는 내구성 등이 검증되지 않아 제한적으로 사용되고 있는 상황이다. 이에 따라 개별 기업들은 적용 범위를 넓히기 위해 관련 기술 개발에 박차를 가하고 있다.
미국 코카콜라(CocaCola)의 연구개발팀과 기술자문단은 2년간의 집중적인 분석과 기술 개발 과정을 거쳐, 세 곳의 생명기술 기업과 공동으로 100% 바이오플라스틱을 원료로 하는 최초의 코카콜라 병을 상용화하였다. 세 곳의 생명공학 전문기업은 비렌트(Virent) 제보(Gevo) 그리고 아반티움(Avantium)으로서 석유화학 제품 및 기타 재생불능 재료로 대체하는 기술을 전문적으로 개발하고 있는 기업들이다.
코카콜라의 상업용 제품공급 사업부 부회장인 릭 프라치어는 “바이오 재료를 실험실 수준으로 제조하는 기술은 이미 수 년 전에 개발됐지만, 상용화까지는 아직 넘어야 할 산이 많다. 하지만 비렌트 제보 아반티움은 수 년 내에 전 세계적인 규모로 바이오 제품을 실용화할 수 있는 기술을 보유하고 있는 기업들”이라고 하였다.
코카콜라는 이미 재활용 PET 음료수 병인 ‘플랜트 보틀(Plant Bottle)’을 개발 및 상용화에 들어가 2009년부터 지금까지 전 세계 20여 개국에서 200억 개 이상 판매하였다. ‘플랜트 보틀’은 현재 30%의 바이오 플라스틱 수지를 혼합 사용해 완전히 재생 가능한 유일한 PET병이다. 하지만 ‘플랜트보틀’은 바이오 원료인 MEG(Mono-Ethylene Glycol)가 30%와 PTA(Purified Terephtahlic Acid)가 70%로 혼합된 병으로 완전한 형태의 바이오 플라스틱이 아니었다.
코카콜라는 하인즈(Heinz)의 케첩 병에 ‘플랜트보틀’ 기술을 사용할 수 있도록 한 바 있으며, 2011년 여름에는 미국에 하인즈 플랜트보틀 사를 설립하기도 하였다.
No.1 친환경 생분해성 플라스틱, 바이오 플라스틱 전문 제조 업체
기능성 부여, 유해성 원천배제 등 기술경쟁력을 바탕으로 친환경 산업을 리드합니다.
PLA는 발포가 가능한 KBF만의 원료로 재탄생 합니다.
재활용이 가능하며 소각하더라도 다이옥신, 매연 등 유해물질이 발생하지 않습니다.
매립시 퇴비화 조건에서 미생물에 의해 물, 이산화탄소, 분해성 유기물로 완전 분해되어 자연으로 돌아갑니다.
매년 재배가능한 식물에서 추출한 포도당으로 젖산을 만듭니다.
PLA(Polylactic Acid)는
사탕수수와 옥수수 등 식물성 원료 100%로 만들어지며, FDA 인증을 받은 친환경 생분해성 수지입니다.
세계적으로 생분해성 고분자 화합물 중 가장 많이 생산되고 있으며, 최초로 재생가능한 자원으로부터 상업화를 시킨 생분해성 수지입니다.
일반 플라스틱을 대체하여 식품용 기구 및 용기·포장으로 사용될 수 있으며, 폐기 시 미생물에 의해 생분해되어 퇴비화 후
다시 자연으로 돌아가게 됩니다.
친환경 바이오 플라스틱 제품, 무늬만 친환경
<친환경 표지 인증 받은 상당수 플라스틱 규정상만 친환경 실질 친환경 아니다>
친환경 환경표지 인증을 받은 바이오 플라스틱 제품 대다수가 소비자가 느끼는 체감과 달리 제대로 재활용 되지 못하고 폐기 처리 되고 있다.
더구나 가장 환경 친화적인 제품인 썩는 생분해성 플라스틱도 썩히지도 못하고 소각시키는 것으로 드러나 제품 생산의 의미가 없는 것으로 나타났다.
코로나19 확산 후 비대면 영향으로 플라스틱 쓰레기는 지속적으로 늘고 있다.
환경부 집계에 따르면 지난해 국내 플라스틱 생활폐기물 발생량은 전년보다 109만t(14.6%) 늘어난 853만여t이다.
문제는 폐플라스틱은 증가하고 있지만 재활용되는 제품은 몇 종류에 한정되고 대다수는 소각 등 단순 폐기하고 있다.
특히 친환경 표지가 표시된 제품 대다수도 실질적으로는 재활용되지 않거나 썩지 못해 친환경제품 표시를 무색하게 하고 있다.
환경표지제도는 같은 용도의 다른 제품에 비해 ‘제품의 환경성’을 개선한 경우 그 제품에 환경표지를 표시한다.
소비자에게는 정확한 제품의 환경정보를 제공하여 환경표지 제품 선호를 유도한다.
기업에게는 소비자의 친환경적 구매욕구에 부응하는 환경 친화적인 제품과 기술을 개발하도록 유도하여 지속 가능한 생산과 소비생활을 이루고자 하는 것이다.
제품의 환경성이란 재료와 제품을 제조·소비·폐기하는 전 과정에서 오염물질이나 온실가스 등을 배출하는 정도 및 자원과 에너지를 소비하는 정도 등 환경에 미치는 영향력의 정도를 말한다.
1979년 독일에서 처음 시행돼 현재 EU, 캐나다, 미국, 일본 등 40여개 국가에서 시행되고 있으며, 우리나라는 1992년 4월부터 시행하고 있다.
이 같은 취지에 맞춰 플라스틱 생산 기업들은 친환경을 표방하며 지속적으로 제품을 내놓고 있다.
하지만 상당수가 선전과 달리 재활용이 거의 불가능한 비친환경제품이다.
현재 ‘친환경적’이라고 불리는 플라스틱 가운데 바이오베이스 플라스틱(Bio based plastics)이 대표적이다.
일반적인 플라스틱에 옥수수·사탕수수 등의 추출 물질을 섞어 만든다.
플라스틱에 화학 물질인 산화 생분해제를 섞어 만드는 산화생분해성 플라스틱(Oxo-Biodegradable plastics)도 있다.
여기에 땅에 매립되면 미생물에 의해 100% 분해되는 생분해성 플라스틱(Biodegradable plastics) 제품도 있다.
최근 국내 대기업들이 가장 활발하게 뛰어 든 분야가 바이오베이스 플라스틱이다.
‘바이오매스’라 불리는 식물성 재료와 석유로 만든 화학물질을 섞어 만든다.
실례로 바이오베이스 플라스틱으로 만든 ‘Bio-PET’는 합성수지와 식물성 재료인 바이오매스를 섞었다.
합성수지가 덜 들어가니 제조 과정에서 오염물질 배출량이 낮다.
바이오베이스 플라스틱을 만드는 데 사용하는 식물성 재료를 쉽게 구할 수 있는 것도 장점이다.
옥수수나 사탕수수는 물론 볏짚, 왕겨, 옥수숫대 등 버려지는 식물의 부산물도 재료로 활용할 수 있기 때문이다.
썩는 플라스틱에 비해 내구성이 뛰어나고 생산 단가도 낮다.
일반 플라스틱과 비교해 내구성과 생산 단가가 비슷한 수준이다.
문제는 친환경 성분을 20% 이상 섞어 친환경 제품으로 구분되지만, 나머지 대다수 성분은 일반 플라스틱이다.
땅에 묻히면 바이오매스 부분만 분해되고 나머지 플라스틱은 남게 된다.
소재가 두 개 이상 섞여 실질적 재활용도 안 된다.
사용 후 제품을 녹여 다시 같은 재질의 제품을 만드는 재활용이 불가능한 것이다.
바이오 베이스 제품들은 옥수수나 사탕수수 등 소재는 물론 20%, 30% 등 바이오매스 함량도
다르다.
산화 생분해 제품도 마찬가지다.
산화생분해성 플라스틱은 폴리프로필렌(PP) 같은 석유계 플라스틱에 산화 생분해 촉진제를 섞어 만든다.
폐기 시 플라스틱을 빛이나 열로 분해하는데 맨 마지막에는 미세 플라스틱이 남는다.
눈으로는 안 보이나 유해한 미세플라스틱을 남기게 되는 것이다.
썩는 플라스틱인 생분해성 플라스틱은 탄소 중립 정책에도 근접하고 친환경적 제품이나 아직까지는 실질적으로 친환경 제품 역할을 하지 못하고 있는 상황이다.
대표적인 일회용 빨대는 생분해성 플라스틱 종류인 옥수수 전분으로 만든 PLA 등을 사용한다.
문제는 국내의 생분해성 플라스틱 제품들이 매립돼 썩어 없어져야 하는데 현실은 그렇지 못하다.
현 분리수거 제도에서는 생분해성 플라스틱이 들어간 제품들을 비닐 재활용이 아니라 일반 쓰레기에 버리고 있다.
일반 쓰레기와 함께 대부분이 소각된다.
생분해성이지만 생산 취지와 전혀 맞지 않는 형태로 폐기 처리되고 있는 것이다.
이유는 분해를 시킬 수 있는 조건을 가진 매립지가 없기 때문이다.
생분해 플라스틱은 상온에서 썩지 않고 58℃가 넘는 곳에서 90시간 이상이 지나야 썩기 시작한다.
퇴비와 미생물 등 일정 조건을 맞출 때 180일 이내 90% 이상 분해된다.
일반 플라스틱보다 떨어지는 내구성도 문제다.
온도와 충격에 예민해 사용처가 상대적으로 적고 일반 플라스틱에 비해 잘 부서지니 재활용도 불가능한 단점을 지니고 있는 것이다.
또 썩는 플라스틱은 대부분 옥수수, 사탕수수 등에서 추출한 녹말을 이용해 만든다.
사람이 먹는 곡물로 만들기 때문에 생산량을 늘리려면 산림을 없애고 농경지를 넓혀야 해 환경 파괴를 일으키게 된다.
<플라스틱 제품 생산 기업들 환경 친화 내 걸지만 제도의 취지와 전혀 다른 제품 생산>
결국 현재까지의 친환경 플라스틱은 실질적으로 친환경에 크게 도움이 되지 못하고 있는 것이 현실이다.
점점 심각해지고 있는 플라스틱 쓰레기 문제 해결을 위해서는 실질적 재활용이 중심이 된 친환경적 폐기에 역점을 두어야 한다는 지적이다.
플라스틱을 줄인다는 미명하에 친환경 제품을 만들고 있지만 전혀 실질적인 재활용이 되지 못해 전체 플라스틱 생산량을 늘리고 있다.
친환경 플라스틱에 대한 정확한 규제와 제도 보완을 통해 플라스틱 쓰레기 문제를 해결해야 할 것으로 보인다.
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환경과 미래를 생각하는 한국바이오플라스틱협회
생분해성 플라스틱
생분해성 플라스틱은 널리 사용되고 있는 기존의 난분해성 플라스틱 소재와 달리, 일정한 조건에서 자연계에 존재하는 박테리아, 조류, 곰팡이와 같은 미생물이나
분해효소 등에 의해 물과 이산화탄소로 완전히 분해될 수 있는 플라스틱으로 다양한 원료(바이오매스 또는 화석연료 기반 화합물)로부터 만들 수 있다.
생분해성플라스틱은 일반 플라스틱 제품과 마찬가지로 사용될 수 있으며, 사용 후에는 폐기물을 일정 조건을 갖춘 시설(Compost)에서 퇴비화시킬 수 있다.
부득이 연소시키더라도 발생열량이 낮아서 다이옥신 등의 유해물질이 방출되지 않는 친환경 플라스틱이다.
생분해성 플라스틱에는 다양한 종류가 있다. 우선, 지방족 폴리에스터인 polybutylene succinate(PBS), polybutylene adipate-co-terephthalate(PBAT), polycaprolactone(PCL), polyglycolic acid(PGA) 등은 모노머를 화학 합성하여 얻는 생분해성 고분자들인데, 물성 조절이 용이하여 다양한 기능을
부여할 수 있으므로 플라스틱 용도로 널리 활용되고 있다.
한편, 미생물이 만들어내는 고분자(microbial biopolymer)가 있는데, poly-β-hydroxybutyrate(PHB), poly-β-hydrolyvalerate(PHV),
그리고 이들의 공중합체인 PHB/PHV 등의 polyalkanoates(PHA)가 여기에 해당된다.
천연 물질을 원료로 한 생분해성 고분자로는 Cellulose, Hemicellulose, Pectin, Lignin 및 저장 탄수화물인 전분 등 식물에서 유래하는 것과
새우, 게 등의 껍질을 포함한 Chitin질을 기초로 한 동물 유래의 것들이 있다.
현재 대규모로 상업 생산되고 있는 생분해성 고분자인 polylactic acid(PLA)는 바이오매스 원료인 옥수수, 전분 등으로부터 발효공정을 거쳐 생산되고 있다.
친환경 바이오매스 이야기 – 원료부터 남다른 바이오플라스틱
친환경 바이오매스 이야기 – 원료부터 남다른 바이오플라스틱
Q. 플라스틱인데 바이오라고요? 바이오플라스틱이 무엇인가요?
바이오플라스틱이란 옥수수, 목재와 같은 친환경원료인 바이오매스를 이용해서 만든 플라스틱을 일컫습니다. 우리가 흔히 사용하는 플라스틱은 석유에서 유래된 원료로 만듭니다. 석유기반을 탈피한 비석유기반 원료로 대체하여 고유가시대를 대비하고 환경부하를 줄이자는 취지에서 시작된 것이죠. 하지만 제 개인적인 생각은 석유의 완전 대체보다는 석유와 비석유기반 원료가 공존하면서 공급량이나 가격적인 면에서 서로 시너지를 내지 않을까 조심스럽게 예측해 봅니다.
바이오플라스틱 제조
바이오플라스틱 제조과정을 살펴볼까요? 아래 그림과 같이 바이오원료(옥수수, 카사바, 볏짚, 목재, 해조류 등)에는 당(Sugar) 성분이 존재합니다. 미생물은 에너지를 생산하기 위해 당을 소비하고 부산물인 케미컬을 배출하게 되죠. 이 케미컬을 활용하여 일반 고분자 제조공정과 유사하게 고분자 중합과정을 거쳐 바이오플라스틱이 제조됩니다.
이렇게 제조된 바이오플라스틱은 석유기반 플라스틱이 적용되는 모든 분야에 적용이 가능할 것으로 예상됩니다. 장난감, 트레이 등 플라스틱 제품, 우리가 입고 있는 옷, 자동차 부품 등 여러 응용분야에서 이미 바이오플라스틱이 사용되고 있습니다. 최근에 장난감, 젖병 등에서 비스페놀-a라는 독성물질이 함유되어 있다고 보도된 적이 있어요. 이런 문제점을 극복하기 위해 독성물질을 함유하지 않은 친환경 바이오플라스틱 유아 용품들이 많이 출시되는 추세입니다.
바이오플라스틱으로 만들어진 다양한 제품들이 출시되고 있지만, 아직까지 물성이 기존 석유기반 고분자에 비해 다소 부족합니다. 예를 들어, PLA(Polylactic acid)로 만들어진 제품들은 내열성이 다소 떨어지는 단점이 있죠. 그래서 PLA로 만들어진 아기용품에는 ‘끊이지 마세요’라는 주의사항이 항상 붙어다닙니다. 왜냐면 PLA 내열성이 50~60도이므로, 뜨거운 물에 끊일 경우 변형이 생기기 때문이죠. 하지만 이런 단점들은 기술 개발을 통해 극복하려고 노력하고 있기 때문에, 머지 않아 품질이 우수하고 가격 경쟁력이 있는 제품들이 시장에 많이 출시될 것으로 예측됩니다.
바이오플라스틱 종류
바이오플라스틱은 제조방법에 따라 크게 아래와 같이 3가지로 나눌 수 있습니다. 천연에서 바로 얻을 수 있는 고분자, 미생물을 통해 바로 만들어지는 고분자, 고분자 중합기술을 통해 만들어지는 고분자로 구분됩니다. 아래 표와 같이 제조방법은 서로 상이하지만, 결국에는 세가지 고분자(플라스틱) 모두 바이오매스로부터 만들어진다는 공통점을 가지고 있습니다.
생분해고분자 vs 바이오플라스틱
생분해고분자는 일정 시간이 지나면 미생물에 의해 자연에서 분해되는 고분자이기 때문에 바이오플라스틱과 혼동해서 사용하는 사례가 많습니다. 하지만 생분해성은 하나의 기능적인 특징이며, 전체 바이오플라스틱을 대변하지는 못합니다. 즉, 생분해고분자는 바이오플라스틱의 부분집합이라고 보시면 됩니다. 다시 한번 정의하자면 바이오플라스틱은 바이오원료에 기반한 고분자이며, 플라스틱 종류에 따라 일부는 생분해(PLA, PBS 등)가 되고 일부는 생분해(PTT 등)가 되지 않습니다. 자! 이제 정확하게 이해가 되시죠?
다음 시간에는 전세계에서 활발히 연구 중인 바이오플라스틱 동향과 GS칼텍스의 바이오플라스틱 연구분야에 대해 소개하고자 합니다.
바이오플라스틱을 이용한 새로운 가능성
플라스틱은 규정된 온도, 산소 및 습도 조건과 미생물 또는 곰팡이가 존재하는 상태에서 지정된 시간 후에 물, 이산화탄소 및 바이오매스로 분해될 경우 분해성이 있다고 정의됩니다.
재생 가능한 원자재:
바이오플라스틱 생산에 적합한 재생 가능한 중요 원자재에는 다음이 포함됩니다.
원자재로서의 전분 또는 설탕 : 젖산: 설탕 또는 전분은 젖산 박테리아의 도움으로 변환됩니다. 바이오플라스틱: PLA(폴리락타이드) 지방산: 설탕 또는 녹말을 포함하는 제품의 발효에 의해 미생물의 세포로부터 얻어집니다. 바이오플라스틱: PHA(폴리하이드록시알카노에이트), 예를 들어 PHB(폴리하이드록시부탄산)
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