이산화탄소와 바이오매스로 만드는 친환경 플라스틱 대체품

(From left, Associate Professor Hoyong Chung and postdoctoral researcher Arijit Ghorai display the two phases of their degradable polymer at the Dittmer Chemistry Lab at Florida State University. Credit: Scott Holstein/FAMU-FSU College of Engineering)

(The polymer developed by Chung’s research team in monomer and polymer phases. Credit: Scott Holstein/FAMU-FSU College of Engineering)

앞서 여러 차례 소개한 것처럼 과학자들은 화석 연료의 골치 아픈 부산물인 이산화탄소를 이용해 더 유용한 물질을 만들기 위해 노력하고 있습니다. 가장 노력이 집중된 분야는 이산화탄소를 이용해 화석 연료와 비슷한 합성 연료를 만들거나 석유 화학 제품을 대체할 수 있는 화학 물질을 만드는 것입니다.

플로리다 주립 대학의 정호영 교수 (Hoyong Chung, an associate professor in chemical and biomedical engineering at the college)와 포닥 연구자인 아리짓 고라이 (Arijit Ghorai)은 이산화탄소와 펄프 제조 후 남는 식물 부산물인 리그닌을 이용한 플라스틱 대체품을 개발했습니다.

리그닌은 매우 질기고 튼튼한 물질이지만, 다른 유용한 물질로 바꾸기 어려워 일반적으로 소각합니다. 연구팀은 리그닌과 이신화탄소를 이용해 산소와 탄소 분자로 연결된 고리형 탄산염 단량체 (cyclic carbonate monomer)를 만들었습니다. 그리고 이를 연결해 플라스틱과 비슷한 성질을 지닌 중합체 (polymer)로 만들었습니다.

이 폴리머의 큰 장점은 상온상압에서 제조가 가능하다는 것과 무해한 단량체로 자연적으로 분해된다는 것입니다. 단량체로 분해할 경우 본래 폴리머와 동일한 물질로 만들 수 있어 진정한 의미의 순환경제를 만들 수 있습니다.

플라스틱을 이루는 중합체의 경우 고온고압 환경에서 분해되기 때문에 대부분 변형되어 실제로는 재활용이 쉽지 않습니다. 이번 연구는 이산화탄소와 임업 폐기물을 이용해 재활용 가능한 폴리머를 만들었다는 데 의의가 있습니다.

다만 이 폴리머가 상업화된 플라스틱처럼 성질이 우수하고 값싸게 제조할 수 있게 되려면 설령 가능하더라도 앞으로 많은 연구와 투자가 필요할 것입니다.

참고

https://phys.org/news/2024-04-co8322-biomass-path-environmentally-friendly.html

Arijit Ghorai et al, CO₂ and Lignin‐Based Sustainable Polymers with Closed‐Loop Chemical Recycling, Advanced Functional Materials (2024). DOI: 10.1002/adfm.202403035

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