과학자들이 폐플라스틱의 재활용성을 향상시켰습니다.

2023년 3월 14일

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작성자: Savannah Mitchem, Argonne National Laboratory

플라스틱은 현대 세계의 기능에 매우 귀중한 특성을 지닌 놀라운 재료입니다. 그들은 강력하고 유연하며 다재다능하고 오래 지속되며 저렴합니다. 특히, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)은 포장 및 용기와 같은 일회용 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 삼각형 재활용 기호 안에 숫자 2가 표시된 라벨을 본 적이 있을 것입니다.

그러나 우리가 HDPE를 생산하는 방식과 이를 재활용하는 현재 방법은 우리 자신과 지구의 건강에 위협이 됩니다. 많은 HDPE 제품은 화석 연료(원유, 천연가스 또는 석탄)로 만들어지며 막대한 탄소 발자국을 가지고 있습니다. 그리고 재사용이나 재활용이 아닌 대부분의 폐기물 HDPE는 소각되거나 매립되거나 환경에 버려집니다. 재활용하면 소재의 품질이 저하됩니다.

미국 에너지부(DOE)의 플라스틱 업사이클링 협력 연구소(iCOUP)의 과학자들이 HDPE를 재활용하는 새로운 방법을 개발했습니다. DOE의 Argonne National Laboratory와 Cornell University의 iCOUP 과학자들은 새로운 촉매 접근 방식을 사용하여 폐 HDPE 플라스틱을 품질 저하 없이 반복적으로 재활용할 수 있는 새로운 소재로 전환했습니다.

그들의 연구를 설명하는 논문은 Journal of the American Chemical Society에 게재되었습니다.

"플라스틱은 우리와 영원히 함께할 것입니다. 다른 어떤 물질도 제공할 수 없는 기능성을 제공합니다. 우리는 재활용성을 향상시켜 플라스틱 사용의 유해한 영향을 줄이는 방법을 찾아야 합니다"라고 Argonne의 연구 과학자인 Massimiliano Delferro는 말했습니다.

팀의 새로운 접근 방식은 사용된 HDPE를 시작 일회용 플라스틱과 동일한 기계적 및 열적 특성을 지닌 완전히 재활용 가능하고 잠재적으로 생분해 가능한 재료로 전환합니다. 널리 채택된다면 이와 같은 접근 방식은 결국 HDPE와 관련된 탄소 배출 및 오염을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

이번 연구에 참여한 또 다른 과학자인 코넬 대학의 제프리 코츠(Geoffrey Coates)는 “우리는 화석 연료 대신 폐플라스틱을 자원으로 사용하고 있다”고 말했다. "석유를 채굴하고 환경을 오염시키는 대신, 우리는 소각되거나 매립지에 남겨질 물질을 사용하고 있습니다."

다른 플라스틱과 마찬가지로 HDPE는 폴리머 사슬이라고 불리는 긴 원자 사슬로 구성됩니다. 연구팀의 새로운 접근 방식은 일련의 촉매 또는 화학 반응을 가속화하는 화학 물질을 사용하여 HDPE 폴리머 사슬을 끝에 반응성 원자 그룹을 포함하는 더 짧은 조각으로 분해합니다. 그런 다음 이러한 조각을 다시 합치거나 재중합하여 새로운 플라스틱 제품을 만들 수 있습니다. 반응성 말단 그룹은 실험실과 잠재적으로 자연에서 새로운 플라스틱을 더 쉽게 분해할 수 있다는 추가적인 이점을 제공합니다.