재활용 어려운 플라스틱을 사용 가능 연료로…美 연구진 기술 개발

재활용하기 어려운 플라스틱을 사용할 수 있는 연료로 분해하는 과정을 미국의 과학자들이 알아냈다.

델라웨어대 플라스틱혁신센터 연구진은 비닐봉투나 물티슈, 커피컵 또는 일회용품은 현재 제조되는 모든 플라스틱의 70%를 차지하는 다목적 플라스틱인 폴리올레핀을 연료 분자로 바꾸는 방법을 발견했다.

폴리올레핀은 재활용하기가 어려워 매년 몇백만 t이 쓰레기 매립지에 버려진다. 그런데 이를 감자를 구울 때보다 좀 더 뜨거운 온도인 250℃에서 몇 가지 처리 과정을 거치면 몇 시간 만에 사용할 수 있는 연료로 만들 수 있다는 것.

연구 주저자인 디오니소스 블라호스 델라웨어대 화학·생체분자공학과 교수는 “이런 화학적 전환은 플라스틱 쓰레기와 싸우기 위한 가장 다재다능하고 강력한 접근 방법”이라고 말했다.

이 연구에서 연구진은 고체 상태의 플라스틱을 더 작은 탄소 분자로 분해한 뒤 수소 분자를 첨가해 결과적으로 발생하는 물질을 안정화하는 수소화분해(hydrocracking)라고 불리는 화학적 과정을 사용했다.

연구진은 또 경수 연화제나 가정용 세제 등에 사용하는 제올라이트와 제산제로 사용되는 혼합 금속 산화물인 산화마그네슘을 결합한 촉매제를 사용해 플라스틱을 탄소 분자로 분해했다.

이에 대해 블라호스 교수는 “각 촉매만으로는 불충분하지만, 이 조합은 마치 마법처럼 작용해 플라스틱을 녹여 플라스틱을 남기지 않는다”고 설명했다.

그후 수소 분자를 첨가해 결과물을 안정시켜 제트 연료나 디젤 연료 또는 윤활유를 만드는데 사용할 수 있는 물질로 만들어냈다는 것이다.

연구진에 따르면, 이 과정은 빠르고 탄소 중립적이며 다른 기술들보다 약 50% 적은 에너지를 필요로 한다.

게다가 이 과정은 서로 다른 종류의 플라스틱에도 적용할 수 있다.

제올라이트와 금속 산화물은 모두 풍부하고 상당히 저렴하지만, 블라호스 교수는 연구소에서 얻은 결과를 현장에서 실용화하려면 더 많은 연구가 필요하다는 점을 인정하면서도 “이들 재료는 보기 드문 것이 아니므로 우리는 이 기술의 사용 법을 곧 생각할 것”이라고 말했다.

자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 최신호에 실렸다.

사진=델라웨어대/사이언스 어드밴시스

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr