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May 13, 2024

생분해성 플라스틱은 뒷마당에서 퇴비화 가능합니다

생분해성 플라스틱은 뒷마당에서 퇴비화 가능합니다. 우리는 삶의 거의 모든 측면에서 플라스틱을 사용합니다. 이러한 재료는 제조 비용이 저렴하고 믿을 수 없을 정도로 안정적입니다. 문제는 우리가 끝났을 때 발생합니다.

생분해성 플라스틱은 뒷마당에서 퇴비화 가능합니다. 우리는 삶의 거의 모든 측면에서 플라스틱을 사용합니다. 이러한 재료는 제조 비용이 저렴하고 믿을 수 없을 정도로 안정적입니다. 문제는 우리가 플라스틱 제품을 다 사용했을 때 발생합니다. 플라스틱은 수년간 환경에 남아 있을 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 플라스틱은 미세 플라스틱이라고 불리는 더 작은 조각으로 분해되어 심각한 환경 및 건강 문제를 일으킬 수 있습니다.

가장 좋은 해결책은 대신 생분해되는 바이오 기반 플라스틱을 사용하는 것이지만, 이러한 바이오 플라스틱 중 상당수는 뒷마당 퇴비화 조건에서 분해되도록 설계되지 않았습니다. 이는 전국 모든 지역에서 접근할 수 없는 상업용 퇴비화 시설에서 처리되어야 합니다.

워싱턴 대학(University of Washington) 연구진이 뒤뜰 퇴비 통에 있는 바나나 껍질과 동일한 시간 단위로 분해되는 새로운 바이오플라스틱을 개발했습니다. 이 바이오플라스틱은 전적으로 스피루리나라고도 알려진 청록색 시아노박테리아 세포 분말로 만들어집니다. 팀은 열과 압력을 사용하여 스피루리나 분말을 다양한 모양으로 만들었습니다. 이는 기존 플라스틱을 만드는 데 사용된 것과 동일한 가공 기술입니다. UW 팀의 바이오플라스틱은 일회용 석유 유래 플라스틱과 비교할 수 있는 기계적 특성을 가지고 있습니다.

연구팀은 6월 20일 Advanced Functional Materials에 이러한 연구 결과를 발표했습니다.

“우리는 뒷마당에서 생분해성이면서 처리 가능하고 확장 가능하며 재활용 가능한 바이오 플라스틱을 만들고자 하는 동기를 부여받았습니다.”라고 UW 재료 과학 및 공학 조교수인 수석 저자인 Eleftheria Roumeli가 말했습니다. “스피루리나만을 사용하여 우리가 개발한 바이오 플라스틱은 유기 폐기물과 유사한 분해 프로필을 가질 뿐만 아니라 이전에 보고된 스피루리나 바이오 플라스틱보다 평균 10배 더 강하고 단단합니다. 이러한 특성은 일회용 식품 포장이나 병이나 쟁반과 같은 가정용 플라스틱을 비롯한 다양한 산업에서 스피루리나 기반 플라스틱을 실제로 적용할 수 있는 새로운 가능성을 열어줍니다.”

연구자들은 몇 가지 이유로 바이오플라스틱을 만들기 위해 스피루리나를 사용하기로 결정했습니다. 우선 이미 다양한 식품이나 화장품에 활용되고 있기 때문에 대규모 재배가 가능하다. 또한 스피루리나 세포는 성장하면서 이산화탄소를 격리하여 이 바이오매스를 탄소 중립 또는 잠재적으로 탄소 음성의 플라스틱 공급원료로 만듭니다.

"스피루리나는 또한 독특한 내화성 특성을 가지고 있습니다"라고 UW 재료 과학 및 공학 박사 과정의 수석 저자인 Hareesh Iyer가 말했습니다. “화재에 노출되면 연소되거나 녹는 많은 기존 플라스틱과 달리 즉시 자체 소화됩니다. 이러한 내화성 특성으로 인해 스피루리나 기반 플라스틱은 가연성으로 인해 기존 플라스틱이 적합하지 않은 응용 분야에 유리합니다. 서버를 시원하게 유지하는 데 사용되는 시스템이 매우 뜨거워질 수 있기 때문에 데이터 센터의 플라스틱 랙을 예로 들 수 있습니다.”

플라스틱 제품을 만드는 데에는 열과 압력을 사용하여 플라스틱을 원하는 모양으로 만드는 공정이 포함되는 경우가 많습니다. UW 팀은 바이오플라스틱에 대해서도 비슷한 접근 방식을 취했습니다.

“이는 우리가 산업 규모에서 재료를 사용하고 싶다면 제조 라인을 처음부터 다시 설계할 필요가 없다는 것을 의미합니다.”라고 Roumeli는 말했습니다. “우리는 실험실과 산업 수요를 충족하기 위한 확장 사이의 공통 장벽 중 하나를 제거했습니다. 예를 들어, 많은 바이오플라스틱은 해초와 같은 바이오매스에서 추출된 분자로 만들어지며 필름으로 주조되기 전에 성능 조절제와 혼합됩니다. 이 공정에서는 주조 전에 재료가 용액 형태여야 하며 이는 확장이 불가능합니다.”

다른 연구자들은 스피루리나를 사용하여 바이오플라스틱을 만들었지만 UW 연구진의 바이오플라스틱은 이전 시도보다 훨씬 더 강하고 단단합니다. UW 팀은 압출기 또는 핫 프레스의 온도, 압력, 시간 등 가공 조건을 변경하고 강도, 강성 및 인성을 포함한 결과 재료의 구조적 특성을 연구하여 이러한 바이오 플라스틱 내의 미세 구조와 결합을 최적화했습니다.