네덜란드 KU Leuven 표면화학 및 촉매 센터의 연구진은 폐기물이 없이 폴리락틱산 바이오플라스틱을 생산할 수 있는 간단한 방법을 개발하였다. 폴리락틱산 바이오플라스틱은 야채 포장을 하는 호일 및 생분해성 음료 컵과 같이 일상생활에 사용되는 제품의 원재료이다. 그러나 현재까지 이들은 기존의 석유 기반 플라스틱 재료에 비해 생산비용이 높아서 100% 대체되어 사용될 수 없다.

폴리락틴산의 생산 공정

기본적으로 폴리락틱산 바이오플라스틱은 사탕수수 및 옥수수와 같은 재생자원으로부터 얻어진다. 설탕은 발효에 의해 락틱산으로 변하게 되고 락틱산은 폴리락틱산의 빌딩블럭으로 작용한다. 오랜 기간 어떤 환경에 노출되면 폴리락틱산은 퇴화된다. 그러나 만약 적절하게 수집․분류되면 폴리락틱산은 오래 사용될 수 있고 폴리락틱산 플라스틱은 재활용뿐만 아니라 산업적으로 퇴비로 사용될 수 있다.

폴리락틱산 플라스틱의 또 다른 특성은 생물학적으로 적합성이 있어 흡수될 수 있는 봉합실과 같은 몇 개의 제품으로 만들어 의학 부문에 사용될 수 있다는 것이다. 이들 바이오플라스틱은 삼차원 인쇄에서 사용할 수 있게 채택될 수도 있다.

이러한 장점들에도 불구하고 전체 생산 비용을 증가시키는 중간단계 공정 때문에 폴리락틱산은 아직 석유를 기반으로 하는 플라스틱의 대체 재료로 사용되지 못하고 있다. 먼저 락틱산을 반응기에 넣어 진공 및 고온에서 사전 플라스틱 형태로 전환시킨다. 이는 경비가 많이 드는 공정이다. 그리고 나서 사전 플라스틱-품질이 낮은 플라스틱-은 폴리락틱산 제조를 위한 빌딩 블록으로 잘라진다. 즉 고품질의 플라스틱을 만들기 전에 저급의 플라스틱을 먼저 생산해야 한다. 비록 폴리락틱산이 친환경 플라스틱으로 간주되고 있지만 생산 공정에서 다양한 중간 단계들은 아직도 금속을 필요로 하며 폐기물이 생산된다.

화학산업과 바이오기술의 결합

표면과학 및 촉매 센터의 Michiel Dusselier 박사후 연구원은 “우리는 석유화학 개념을 바이오매스에 적용하였다. 제올라이트 촉매를 사용하여 반응기에서 화학 공정을 빠르게 진행시켰다. 제올라이트는 다공성 광물이다. 기송 형상을 기반으로 하여 특별한 종류의 제올라이트를 선택하여 제올라이트 기공에 맞지 않는 보다 큰 폐기물을 발생시키지 않고 락틱산을 폴리락틱산 생산을 위한 빌딩 블록으로 전환할 수 있었다.

우리가 개발한 새로운 방법은 기존 기술에 비해 몇 가지 장점이 있는데, 이는 폐기물 발생을 줄이고 한 단계를 줄이는 것에 의해 생산 공정이 보다 경제적이라는 것”이라고 말한다.

새로운 기술은 매우 큰 영향을 줄 것으로 Sels 교수는 생각한다. “우리가 발명한 기술에 대한 KU Leuven이 보유한 특허는 생산 공정을 산업 규모로 적용하려는 화학회사에 최근 판매되었다. 물론 폴리락틱산은 완전히 석유 기반 플라스틱을 대체할 수 없을 것이다. 하나의 예로 화장실 배수 파이프 같은 재료들은 생분해되어서는 안 된다. 그러나 폴리락틱산으로 만들어진 제품들은 점점 더 싸지고 친환경적이 되고 있다. 우리의 방법은 화학산업과 바이오테크놀로지가 힘을 합할 수 있는 방법을 보여주는 좋은 예이다.

<출처 : KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>