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[대전=뉴스프리존] 이기종 기자= 한국연구재단(NRF)은 고려대학교 생명과학대학 김경헌 교수팀이 김희택 박사팀(한국화학연구원), 한정우 교수팀(포항공과대학교)과 함께 친환경적이고 생체적합성이 높은 촉매를 이용해 PET 폐기물을 효율적으로 분해하는 공정을 개발했다고 29일 밝혔다.
플라스틱은 단단하지만 유연하고 방수성이 뛰어나며 가볍기 때문에 의류, 식품, 의료 및 자동차 산업 등에서 널리 사용되고 있다.
그러나 이러한 견고한 물성으로 인해 자연에서 쉽게 분해되지 않기 때문에 무분별한 플라스틱 사용이 환경에 심각한 피해를 주고 있다.
현재 산업 전반에서 플라스틱을 다른 물질로 대체하기는 어려운 만큼 플라스틱 재활용률을 높이고 있는 가운데 대표적인 PET 재활용 방법으로는 PET를 수거하고 분류해 세척 후 다시 사용하는 방법, PET를 소각함으로써 생성되는 열을 이용하는 방법, 물리적 또는 화학적 방법을 통해 PET를 분해해 다시 PET를 재생산하는 방법 등이 있다.
그러나 이렇게 재생산된 PET의 품질은 기존보다 떨어지는 경향이 있다.
이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 효소에 의한 분해공정이 최적의 조건에서 이뤄질 수 있도록 효소 및 미생물 발효에 방해가 되는 구성성분을 최소화 할 수 있는 분해공정을 개발했다.
생물전환공정을 통해 PET를 분해하여 얻은 성분으로 화장품이나 손소독제 등의 원료로 쓰일 수 있는 글리콜산, 프로토카테큐익 산이나 나일론 같은 다른 고분자 물질을 합성할 수 있다.
연구과정을 보면 베타인이라는 물질이 PET를 효율적으로 분해하는데 도움을 주는 촉매로 작용할 수 있음을 알아냈다.
이는 동물, 식물 및 미생물 같은 생물체에 널리 존재하는 베타인은 삼투압, 고온 및 탈수 같은 환경적 스트레스에 반응하여 생성되는 물질이다.
이 베타인은 양이온과 음이온을 동시에 가진 양쪽성 이온으로 PET 분해에 효과적이라고 알려진 촉매인 이온성 액체와 유사한 반응을 할 것이라고 가정한 데 따른 것이다.
실제 베타인을 이용해 투입된 PET의 80% 이상을 올리고 형태로 분해할 수 있었고 각 반응별 산물을 매번 분리하는 과정 없이 발효공정 후 최종 반응산물만 분리하면 되기 때문에 공정을 단순화할 수 있었다.
또 효소반응 및 미생물에 의한 발효공정에 방해가 되는 금속 이온이나 유기화합물 등을 사용하지 않아 최종물질 분리가 더 용이하도록 했다.
이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업 및 신진연구사업 등의 지원으로 수행됐고 미국화학회에서 출간하는 촉매분야 국제학술지 에이씨에스 카탈리시스(ACS Catalysis)에 3월 23일에 게재됐다.
