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해양 미세 플라스틱 쓰레기 해결책 - 소금물에 분해되는 플라스틱 등장

 


(Artistic rendering of the new plastic. Cross-linked salt bridges visible in the plastic outside the seawater give it its structure and strength. In seawater (and in soil, not depicted), resalting destroys the bridges, prevending microplastic formation and allowing the plastic to become biodegradable. Credit: RIKEN)

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(The key event in making the new plastic was desalting. This stabilized the cross-links. Resalting reverses the interactions and causes the plastic to disolve. Credit: RIKEN)

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썩지 않는 플라스틱 쓰레기의 해결책으로 나온 생분해성 플라스틱에는 한 가지 큰 결함이 있습니다. 바로 소금물에는 분해되지 않는다는 것입니다. 따라서 현재 문제가 되고 있는 해양 플라스틱 쓰레기의 경우 기존 플라스틱과 동일하게 미세 플라스틱을 만들어 생태계를 오염시킬 수 있습니다.

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일본 이화학 연구소의 타쿠조 아이다 (Takuzo Aida at the RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS))가 이끄는 연구팀은 이 문제에 대한 새로운 해결책을 개발했습니다.

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연구팀은 여러 분자가 모여 만든 분자인 초분자 (supramolecular) 플라스틱 폴리머에 주목했습니다. 연구팀이 개발한 초분자는 두 개의 이온 모노머(sodium hexametaphosphate and alkyl diguanidinium sulfate)가 소금 다리 (salt bridging)로 연결된 형태로 기존의 플라스틱처럼 단단하고 내구성이 강하며 섭씨 120도 정도에서 쉽게 성형할 수 있으나 소금물에 닿으면 몇 시간 이내로 분자 사이의 연결이 끊기면서 바닷물에 녹는 특이한 성질을 지니고 있습니다.

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따라서 골치아픈 해양 미세 플라스틱을 남기지 않는 것은 물론 소금물을 이용해 사용하고 남은 폴리머를 다시 회수할 수 있습니다. 연구팀은 실제로 헥사메타인산나트륨 (hexametaphosphate)의 91%와 구아니딘 (HN=C(NH2)2의 구조를 가진 유기 화합물)의 82%를 회수했습니다. 플라스틱의 또 다른 단점인 회수가 어렵다는 문제도 동시에 해결한 셈입니다. 마지막으로 다른 생분해성 플라스틱보다 흙에서 더 빨리 분해되어 얇은 조각의 경우 10일 후에는 완전 분해됩니다.

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이런 놀라운 특성을 감안하면 1회용 포장재나 혹은 간단하게 쓰고 버리는 제품에 사용하면 가장 이상적일 것으로 생각됩니다. 만약의 경우 분실해도 쉽게 환경에서 분해되고 유해한 물질, 특히 미세 플라스틱을 만들지 않는다는 점은 아주 큰 장점입니다.

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물론 실제 상용화를 위해서는 비용이라는 가장 큰 문제를 극복해야 하지만, 놀라운 물질임에는 틀림없어 보입니다.

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참고

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https://phys.org/news/2024-11-durable-supramolecular-plastic-fully-ocean.html

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Yiren Cheng et al, Mechanically strong yet metabolizable supramolecular plastics by desalting upon phase separation, Science (2024). DOI: 10.1126/science.ado1782. www.science.org/doi/10.1126/science.ado1782

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