싱가포르의 난양기술대학 연구팀이 빛만을 사용해 플라스틱 폐기물을 귀중한 화학 물질로 바꿀 수 있는 새로운 방법을 발견했다. 

연구팀은 특정의 촉매용제와 혼합 플라스틱을 활용, 광에너지를 동력으로 이용해 용해된 플라스틱을 포름산으로 변환시키는데 성공했다. 포름산은 전지를 연료로 만들어 전기를 생산하는 데 사용되는 화학물질의 일종이다. 

연구를 진행한 물리수학과학대학의 수한센 교수는 촉매제와 관련해, 자동차용 철강 합금과 항공기용 알루미늄 합금에 사용되는 저렴하고 생체적합성이 높은 금속 바나듐으로 만들었다고 설명했다.

연구팀에 따르면 바나듐 기반의 촉매는 폴리에틸렌 같은 생분해 불가능한 소비자 플라스틱을 함유한 용액에도 쉽게 용해가 가능하다. 

또한 인공 햇빛에 노출시키면 플라스틱 내의 탄소-탄소 결합을 이끌어 단 6일만에 분해가 가능하다. 이 과정을 통해 폴리에틸렌은, 발전소와 수소 연료 전지 차량에서 에너지 생성에 사용될 수있는 천연보존제 및 항균제인 포름산으로 전환된다. 

수 교수는 이번 연구와 관련해, 연료 및 기타 화학 제품을 제조하는데 햇빛을 이용할 수 있는 지속가능하고 비용효율적인 방법에 초점을 맞췄다고 밝혔다. 

이 새로운 화학 처리 방식은 가시광선과 중금속이 들어있지 않은 촉매를 사용해 폴리에틸렌 같은 생분해 불가한 플라스틱을 분해할 수 있는 최초의 공정으로 평가받는다.

플라스틱을 분해하는데 사용되는 바나듐 기반의 촉매는 광촉매라 불리는 화학 반응을 유도하기 위해 광에너지를 사용하는 유기체 그룹이다. 

이는 화학 반응을 햇빛이나 인공광에 의해서도 구동될 수 있게 만든다. 대부분 화석 연료를 태워 발생하는 열을 사용하기 때문에 업계에서는 새로운 방식이다. 게다가 광촉매는 비용이 저렴할뿐더러 환경친화적이라는 이점이 있다.

또한 대부분의 플라스틱에는 탄소-탄소 결합이라는 강한 화학 결합이 포함돼있는데, 이는 높은 열 수준을 적용하지 않으면 쉽게 분해되지 않아 생분해되지 않는다. 그러나 연구팀이 개발한 새로운 바나듐 기반의 광촉매는 이러한 가한 결합을 깨드리도록 설계돼있다.

연구팀은 이번 새로운 플라스틱 재활용 방식이 싱가포르뿐만 아니라 전세계적으로 플라스틱 쓰레기를 더 줄일 수 있는 새로운 방법이 되기를 기대한다고 밝혔다.

일반적인 플라스틱 재활용 방법

플라스틱 재활용이란 다양한 플라스틱 재료들을 원래의 형태와 다른 제품으로 재처리하는 과정을 의미한다. 현재 가장 일반적으로 쓰이는 방법은 열압축과 단량체다.

먼저 열압축은 여러 종류의 플라스틱을 한꺼번에 재활용할 수 있다는 장점을 가진다. 분류되지 않은 깨끗한 플라스틱 폐기물을 거대한 텀블러에 섞는 것으로, 이 프로세스의 주요 장점 가운데 하나는 일치하는 형태의 플라스틱을 모두 함께 재활용할 필요가 없다는 것이다. 미국과 호주, 일본 등지에서 많이 활용된다.

반면 단량체 재활용 과정은 플라스틱 내 중합반응의 역전성을 활용해, 동일한 유형의 응축된 중합체를 함께 재활용하는 방식이다. 새로운 유형의 중합체를 만들기위해 플라스틱 폐기물을 깨끗이 청소하고 폐기 제품들을 정화한다.

이 두가지 방식은 현재 인기를 얻는 최신 플라스틱 재활용 기술들로, 정확한 기능의 검출기 및 플라스틱 자동 분류의 생산성 및 정확성을 향상시킬 수 있는 정교한 의사결정과 인식 소프트웨어 등이 활용된다.