생분해플라스틱 개발 현황과 PLA, PHA, PBAT

출처 : https://www.pxfuel.com/ko/free-photo-onlfa

1. 플라스틱 사용 현황

  한국인의 1인당 플라스틱 사용량은 유럽 플라스틱/고무 생산자 협회인 유로맵 EUROMAP에 따르면 1년에 130kg가 넘고, 세계 Top 5안에 들어갑니다.

 

  특히 중국은 지구 플라스틱 생산량의 20%를 차지하고 있습니다.

 

  전 세계적으로 코로나19 발발로 인해 배달음식을 먹는 빈도가 늘어나면서 플라스틱 사용량은 이전보다 훨씬 더 많이 증가했을 것으로 예상하고 있습니다.

 

  하지만 플라스틱을 무분별하게 써도 100% 재활용이 된다거나, 폐기가 원활하게 이뤄진다면 괜찮을 겁니다.

 

  문제는 폐플라스틱의 재활용률은 30~40% 정도이고, 나머지는 매립, 소각되거나 바다에 버려집니다.

 

  플라스틱이 땅에서 썩는데 걸리는 기간은 500년, 태우면 유해물질이 발생해 환경파괴는 물론, 바다에 버려지는 쓰레기는 해양생물들의 생명을 위협하고 그들을 먹는 인간에게도 부메랑처럼 돌아오고 있습니다.

 

  이에 지속가능한 성장과 아름다운 지구를 보존하고자 해결책으로 주목받고 있는 것이 바로 썩어서 없어지는 생분해 플라스틱입니다.

 

 

  세계1위 음료 회사 코카콜라는 2030년까지 전체 생산하는 페트병의 50%를 친환경 원료로 만들겠다고 발표했습니다. 나이키는 친환경 재생 소재로 만든 운동화를 출시하고 있습니다.

 

  이미 2008년 세계 최초 PLA 필름 포장재를 개발하고 상용화한 SKC는 플라스틱 폐기물 재활용과 자원화를 위해 계속해서 연구, 개발을 시행하고 있고, PLA 필름 사용처를 포장재, 쇼핑백 등으로 확장하고자 노력하고 있습니다.

 

  LG화학은 2020년 10월 생분해성 신소재 개발에 성공했는데, 포도당과 폐글리세롤을 이용한 100% 바이오 소재임에도 플라스틱 소재나 첨가제 없이 합성수지와 비슷한 유연성, 투명성을 갖고 있습니다.

 

 

  유럽연합 EU는 2021년 1월 1일부터 재활용이 안되는 플라스틱 폐기물 1kg 당 0.8유로 세금을 부과하고 있고, 여기에 더해 독일은 2022년부터 얇은 플라스틱 봉투 사용을 법으로 금지할 것이라 밝혔습니다.

 

 

2. 생분해 플라스틱은?

  다른 말로 '생분해성 플라스틱'이라 합니다. 풀이를 해보자면 자연에 존재하는 미생물들이 생분해성 플라스틱을 물과 이산화탄소, 메탄으로 완전히 분해할 수 있는 플라스틱입니다.

 

  아직 100% 분해되는 건 불가능하지만 업계에서 요구되는 수요도 계속해서 커지고 있어 2025년에는 10조 원에 달할 것으로 보고 있습니다.

 

  더 자세히 살펴보면 생분해 플라스틱은 크게 두 가지 종류로 나눌 수 있습니다.

 

1) 생물체에서 유래한 바이오매스

  고분자 단량체를 중합해서 만들어 발효과정을 통해 산업용으로 활용이 가능한 플라스틱입니다

 

- PLA ( Polylactic Acid )

  PLA는 옥수수와 사탕수수 등에서 얻을 수 있는 전분을 발효시켜 젖산을 만들고 중합해 제조합니다.

 

  가장 대표적인 생분해 플라스틱인데 6개월이면 생분해가 되고 유해성분도 생성되지 않습니다.

 

  현재 스타벅스 매장에서 판매되고 있는 바나나나 베이커리 제품의 포장지로 사용되고 있습니다.

 

  그러나 PLA가 자연히 생분해되려면 우선 퇴비화가 돼야 하는데 대한민국에는 아직 전문 퇴비시설이 전무한 상황입니다.

 

  그래서 PLA가 다른 일반쓰레기들과 묶여 종량제 봉투에 담긴채 그대로 매립됩니다.

 

  게다가 아직 기술력이 부족해 제대로 분해되지 않아 미세플라스틱으로 남게 되고 잘 깨진다는 단점도 있습니다.

 

  또한 여전히 생분해 플라스틱 자체가 기존 플라스틱보다 가격도 비싸고 내구성도 부족합니다.

 

  특히 생분해 플라스틱의 주원료로 꼽을 수 있는 옥수수와 사탕수수 등을 대량으로 재배하면서 오히려 화학비료나 살충제가 과도하게 사용돼 환경오염이 가중되고 있다는 의견도 있습니다.

 

- PHA ( Polyhydroxyalkanoate )

  PHA는 음식물을 먹는 미생물 집합체인 균주를 발효시켜 얻기 때문에 미생물이 존재한다면 어느곳에서든 분해될 수 있습니다.

 

  위와 같은 장점으로 빨대, 컵, 비닐봉투 등에 적극적으로 활용되고 있습니다.

 

  대한민국에서는 CJ제일제당이 세계적인 수준의 PHA 기술력을 보유하고 있는데, 실제로 세계에서 미국 대니머 사이언티픽 Danimer Scientific, 일본 카네카와 더불어 PHA를 대량 생산할 수 있는 세 곳 중 한 기업에 해당합니다.

 

2) 석유화학 유래물질

- PBAT ( Polybutylene Adipae Terephthalate )

  SKC는 PLA 뿐만 아니라 PBAT도 생산하고 있는데 PLA처럼 퇴비 조건에서 6개월 안팎으로 생분해가 되지만, 기존 PBAT는 쉽게 늘어나 찢어지는 빈도가 잦다는 단점이 있었으나 SKC가 그 단점을 이겨낼 수 있는 고강도 PBAT 기술을 한국화학연구원에서 이전받아 대량생산 체제를 구축하고 있습니다.

 

 

  두 생분해 플라스틱은 빛이나 열에 노출되면 그 표면에 미생물이 침투하고 열화 작용으로 플라스틱이 잘게 부숴집니다.

 

  미생물이 효소를 분비해 생물 절단으로 플라스틱 결합사슬을 끊고, 고분자에서 저분자가 되면 미생물이 이를 흡수해 소화시키는 동화작용이 나타납니다.

 

  그렇게 미생물이 산소, 이산화탄소, 질소, 물 등이 배출하면서 광화작용으로 플라스틱 분해가 끝납니다.

 

 

3. 스타트업 기업들의 노력

- 대한민국 스타트업 마린 이노베이션

 

  마린 이노베이션은 미역, 우뭇가사리, 꼬시래기 같은 해조류로 해조 종이를 개발해 이를 활용한 계란판과 종이컵을 선보였습니다.

 

  내부 코팅 문제는 비닐이 아닌 게 껍데기에서 얻은 키토산을 활용했습니다.

 

- 인도네시아 스타트업 에보웨어

  친환경 포장재 스타트업인 에보웨어는 마찬가지로 미역, 다시마와 같은 해조류에 전분을 섞은 뒤 열을 가해 일회용컵을 만들었습니다.

 

  무려 한 달 만에 분해되고 방부제도 없으며 해조류가 원료이기에 심지어 비타민, 미네랄에 해당하는 영양소도 풍부해 먹을 수 있습니다.

 

  해조류는 양식을 할 때에도 대기 중에 쌓인 이산화탄소를 빨아들여 생태계를 정화하고 가공도 비교적 쉬워 바이오 플라스틱을 만드는 데 인기라고 합니다.

 

- 인도 스타트업 엔비그린

  엔비그린은 감자, 옥수수, 바나나, 꽃 기름 등 총 12가지 재료로 생분해 비닐을 만들었습니다.

 

  놀랍게도 물에서는 하루 만에 녹으며 뜨거운 물에도 15초면 사라집니다.

 

  게다가 창업자인 아쉬와스 헤지가 언론과의 인터뷰 중 자신들이 만든 비닐을 직접 먹는 모습까지 연출됐습니다.

 

  위와 같은 퍼포먼스로 세계적인 화장품 기업 중 한 곳인 로레알과 제품 거래를 체결했다고 합니다.