'지구 대 플라스틱' - 환경을 위한 바이오플라스틱의 전망, 한 걸음씩

Robin Whitlock
2024년 4월 19일
4분 분량

원문 링크 : https://www.theearthandi.org/post/planet-vs-plastics-prospects-of-bioplastics-one-step-at-a-time-for-the-environment

플라스틱 오염에 대한 우려가 커지면서, 특히 일회용 플라스틱으로 인한 우려가 커지면서, 바이오플라스틱은 플라스틱을 위한 순환 경제 개발에서 잠재적인 역할에 대한 관심을 모으고 있습니다. 유기적, 식물성 자원으로 만든 바이오플라스틱은 기존 플라스틱의 유입을 줄이는 중요한 수단으로 화석 연료로 생산된 플라스틱에 대한 중요한 대안으로 여겨집니다. 그러나 바이오플라스틱은 기존 플라스틱과 비교했을 때 기능성과 비용 면에서 한계에 직면해 있습니다.

이름에 "바이오"라는 단어가 들어가 있기 때문에 바이오플라스틱은 항상 천연이거나 생분해성이라는 인상을 줄 수 있지만, 반드시 그렇지는 않습니다.

바이오플라스틱의 특성과 속성에 대해 자세히 알아보기 위해 Earth & I는 시애틀에 있는 엔지니어링 회사인 Titan Bioplastics 의 설립자이자 CEO인 Tanya Hart와 인터뷰를 가졌습니다 . Titan Bioplastics 는 산업, 에너지, 군사 및 상업용 소매 용도에 적합한 재활용 플라스틱과 (식물성) 바이오플라스틱 복합재에 중점을 두고 있습니다.

©Titan Bioplastics.

바이오플라스틱과 'Augie Bones'

Titan Bioplastics는 수백만 가구가 공감할 수 있는 제품을 만듭니다. 상표 Augie Bones인 바이오 기반 생분해성 개 씹는 장난감 입니다. 이 회사는 웹사이트에서 "우리 개 Augie는 온갖 [플라스틱] 뼈와 씹는 장난감을 씹어서 곳곳에 플라스틱 줄이 남았습니다."라고 설명합니다. 장난감 중 대부분이 나일론과 플라스틱의 혼합물이었기 때문에 이러한 플라스틱은 재활용할 수 없었습니다. 게다가 Augie와 다른 개들은 "장난감 조각을 계속 삼키는 것"으로 인해 잠재적인 건강 위험이 있었습니다.

Titan Bioplastics는 "우리 개와 지구에 모두 건강한 더 나은 소재"를 찾았다고 말하며 나일론이나 전통적인 플라스틱이 들어 있지 않은 Augie Bones 씹는 장난감을 출시했습니다. 사실, 개가 Augie Bone을 묻으면 "퇴비화됩니다."라고 웹사이트에 나와 있습니다.

바이오플라스틱에 대한 배경

플라스틱은 식물성 전분 및 오일과 같은 생물 기반 원료 또는 종종 "화석 연료"라고 하는 화석 기반 원료에서 생성될 수 있습니다. 또한 플라스틱은 생분해성 또는 비생분해성으로 분류됩니다. 플라스틱은 생물 기반, 화석 기반, 생분해성 및 비생분해성의 네 가지 기준에 따라 분류 됩니다 . 기존 플라스틱은 항상 화석 기반이자 비생분해성입니다. 반면 바이오플라스틱은 더 다양합니다. 생물 기반이거나 생분해성이거나 둘 다입니다. 그러나 일부 바이오플라스틱은 생물 기반이지만 비생분해성일 수 있거나 반대로 화석 기반이지만 생분해성일 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 따라서 바이오플라스틱의 "바이오"는 "생물 기반" 또는 "생분해성"을 나타냅니다.

©European Bioplastics

생물성 플라스틱의 정의는 일반적으로 산업 표준을 준수하는 "생분해성"이라는 용어로 인해 더욱 복잡해집니다.생물성 플라스틱의 정의는 일반적으로 산업 표준을 준수하는 "생분해성"이라는 용어로 인해 더욱 복잡해집니다.TÜV Austria의 OK compost HOME 인증을.주거 또는 자연 환경에서 항상 존재하는 조건은 아니지만, 예외로는 TÜV Austria의 OK compost HOME 인증을 받은 제품과 같이 주거 환경에서 퇴비화가 가능하다고 인증된 특정 제품이 있습니다. 받은 제품 등 주거 환경에서 퇴비화가 가능하다는 인증을 받은 특정 제품이 있습니다 .

바이오플라스틱의 특성

기존 플라스틱과 마찬가지로 바이오플라스틱은 특정 용도에 맞춰 제조되고 맞춤화됩니다.

하트는 "우리는 식물성 소재와 재활용 플라스틱으로 맞춤형 복합재를 제공합니다."라고 말합니다. "우리가 협력하는 대부분의 회사는 우리가 개발한 소재가 상업적 목적이나 제품을 위해 기존 장비에 '적합'하거나 맞춤화되어야 한다고 요구합니다. 다시 말해, 우리는 모든 사람에게 맞는 소재나 제품을 가지고 있지 않습니다."

생물 기반이고 생분해성인 바이오플라스틱에는 PLA(폴리락트산), PHA(폴리하이드록시알카노에이트), PBS(폴리부틸렌 석시네이트)가 있습니다.

©Rebecca/Flickr (CC BY-NC-SA 2.0)

PLA는 일반적으로 다음에서 유래되는 젖산으로 만들어집니다.PLA는 일반적으로 다음에서 유래되는 젖산으로 만들어집니다.젖산으로 만들어집니다 . 이산화탄소, 물 및 젖산 사슬로 분해될 수 있기 때문에 환경 친화적으로 간주됩니다. 전분, 셀룰로스, 주방 폐기물, 생선 폐기물. 이산화탄소, 물, 젖산 사슬로 분해될 수 있는 방식을 감안할 때 환경 친화적으로 간주됩니다. 다른 장점으로는 투명성, 생체 적합성, 열가소성이 있지만 인성 이 낮고 생산 비용이 높습니다.

재생 가능한 원료의 발효 에서 유래된 PHA는 다음과 같은 점에서 주목할 만합니다. . 열가소성과 우수한 단열성 외에도 인간의 뼈와 조직과의 생체적합성으로 인해 다양한 의료적 용도가 있습니다.재생 가능한 원료의 발효 에서 유래됨 에서 유래합니다 설탕이나 식물성 오일과 같은 물질입니다. 열가소성과 우수한 단열성을 갖는 것 외에도, 인간의 뼈와 조직과의 생체적합성으로 인해 다양한 의료적 용도가 있습니다.

PBS는 전통적으로 석유화학제품으로부터 생산되는 폴리에스터입니다. 폴리에스터이지만 그러나 발효를 통해 사탕수수, 카사바, 옥수수와 같은 재생 가능한 자원으로도 만들 수 있습니다. 기계적 특성과 열 안정성이 뛰어나 섬유 필라멘트, 사출 금형, 필름 생산에 적용되며 LDPE, HDPE, PP와 비슷합니다.

바이오플라스틱의 장단점

생분해성 외에도 바이오플라스틱은 기존 플라스틱보다 탄소 발자국이 적고 유리한 특성을 가질 수 있습니다 . 또한 온실 가스 배출량도 낮을 수 있습니다. 예를 들어, 2017년 연구에 따르면 기존 플라스틱을 옥수수 기반 PLA로 대체하면 미국에서 플라스틱 생산으로 인한 온실 가스 배출량을 25% 줄일 수 있다고 합니다.

바이오플라스틱의 일반적인 단점으로는 열, 습도, 전단 응력에 대한 민감성이 있습니다 . 또한 기존 플라스틱을 대체할 수 있는 능력 제한, 생산 비용 증가, 기존 플라스틱에 비해 공급망 제한과 같은 다른 과제에 직면합니다. 추가적인 단점으로는 부정적인 농업적 영향, 식량 생산(옥수수 등)과의 경쟁, 불분명한 "수명 종료"(EOL) 관리가 있습니다.

2010년 연구 에서 7가지 기존 플라스틱을 4가지 바이오플라스틱과 화석 연료와 재활용 원료를 혼합하여 생산된 1가지 플라스틱과 비교했습니다. 바이오플라스틱은 원료에 적용된 비료와 살충제와 유기 물질을 플라스틱으로 전환하는 데 관련된 화학적 처리로 인해 오염 물질을 생성했습니다. 바이오플라스틱은 또한 오존층 파괴를 심화시켰고 생산을 위해 더 넓은 면적의 토지가 필요했습니다. 2020년 연구에서는 Bio-PE, Bio-PET, PBAT, PBS, PLA, PHA 및 대나무 기반 재료를 포함한 다양한 바이오플라스틱의 시험관 내 독성을 평가했습니다 . 바이오플라스틱에서 각각의 원래 원료보다 더 높은 시험관 내 독성 측정값이 발견되었습니다.

충분한 산업용 퇴비화 시설이 부족한 것도 또 다른 문제입니다. 대부분의 바이오플라스틱은 매립지에 폐기되는데, 그 이유는 필요한 고온 산업용 퇴비화 시설이 있는 도시가 매우 적기 때문입니다. 예를 들어 PHA는 매립지에 들어가면 메탄으로 분해 될 수 있는데 , 이는 더 많은 열을 흡수 하지만 대기 중의 CO2 보다 수명이 짧습니다 .