플라스틱 쓰레기를 탄소 포집에 활용

ㅡ 환경 오염과 기후변화 해결 가능성을 열다

원문 링크 보기: https://www.theearthandi.org/post/turning-plastic-waste-into-carbon-capture-material

BAETA 소재는 화학공정을 통해 PET 플라스틱을 '업사이클링'하여 만들어진다. ©Max Emil Madsen/코펜하겐 대학교

코펜하겐대학의 화학자 팀이 일반적인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 플라스틱 폐기물(병, 식품 포장, 섬유에 가장 흔히 사용되는 플라스틱)을 산업 배출 가스 제어에 활용 가능한 탄소 포집 소재로 전환하는 유망한 신기술을 개발했다. 이는 플라스틱 오염과 기후변화라는 두 가지 문제를 동시에 해결할 수 있는 희귀한 이중 해결책이다.

이 혁신은 아미놀리시스(aminolysis)라는 화학공정에 기반한다. 폐기된 PET를 약 60°C의 온화한 온도에서 24시간 동안 1, 2-에틸렌디아민으로 처리하는 방식이다. 이 단순한 반응은 용매나 촉매 없이 긴 중합체 사슬을 분해한 후 이를 재구성하여 베타아미노에틸테레프탈아미드(약칭 BAETA)라는 새로운 화합물을 생성한다.

BAETA 제품은 분말 형태의 펠릿화가 가능한 물질로, 우수한 이산화탄소(CO₂) 포집 성능을 보여준다. 실험실 테스트 결과, 산업용 배기가스부터 주변 공기까지 다양한 환경에서, 심지어 습한 조건에서도 CO₂와 선택적으로 결합할 수 있음이 확인되었다. BAETA는 최소 250°C까지의 화학적 안정성을 지녀 고온 배출 스트림에 적용하기에 적합하며, 이는 많은 산업용 탄소 포집 시나리오의 핵심 요구사항이다.

확장 가능하고 재생 가능한 공정

이 연구의 가장 주목할 만한 측면은 확장성이다: 이 공정은 실험실용 시약 플라스틱이 아닌 실제 소비자용 PET 폐기물을 사용하여 이미 킬로그램 규모로 입증되었다. 이는 추가 개발을 통해 이 방법이 이상화된 샘플이 아닌 실제 폐기물 흐름에 적용될 수 있음을 시사한다.

BAETA의 또 다른 장점은 재생 가능성이다. 이 물질은 CO₂를 결합한 후 약 150°C로 가열하면 포집된 가스를 방출할 수 있어 동일한 BAETA 흡착제를 상당한 성능 저하 없이 여러 사이클에 걸쳐 재사용할 수 있다. 이는 산업용 탄소 포집 기술에 있어 중요한 실용적·경제적 특징이다.

새로운 탄소 포집 소재를 개발한 과학자 팀의 두 구성원이 연구실에서 작업 중이다. ©Max Emil Madsen/코펜하겐대학교

연구진은 이 접근법이 기존 재활용 시스템과 상충하지 않는다고 강조한다. 오히려 BAETA 생산은 혼합 플라스틱이나 유색 플라스틱처럼 재활용이 어려운 PET를 대상으로 하여 전통적인 기계적 재활용 노력에 더 높은 품질의 원료를 남긴다.

이 연구는 '사이언스 어드밴스(Science Advances)'에 게재되었으며, 폐기물로부터 부가가치 제품을 창출하려는 플라스틱 업사이클링 전략이라는 성장 분야에 기여한다. 이는 전 세계 플라스틱 생산량이 계속 증가하고 확장 가능한 탄소 관리 도구의 필요성이 더욱 시급해짐에 따라 사고방식의 중요한 전환을 의미한다.

이 기술이 성공적으로 확대된다면, 화학 기반의 단일 솔루션으로 플라스틱 오염과 온실가스 배출이라는 세계에서 가장 뿌리 깊은 두 가지 환경 문제를 해결하는 길을 열 수 있을 것이다.