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골칫덩이 페트병, 의약·화장품 소재로 바꾼다

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골칫덩이 페트병, 의약·화장품 소재로 바꾼다

2019.12.24 12:00
한국화학연구원 연구원이 고성능 액체크로마토그래피(HPLC)로 테레프탈산이 갈산, 바닐락산 등 최종 물질로 변환됐는지 확인하고 있다. 한국화학연구원 제공
한국화학연구원 연구원이 고성능 액체크로마토그래피(HPLC)로 테레프탈산이 갈산, 바닐락산 등 최종 물질로 변환됐는지 확인하고 있다. 한국화학연구원 제공

대표적 플라스틱인 페트병을 의약품이나 화장품 원료 등으로 재탄생시킬 수 있는 기술이 개발됐다. 세계적인 환경 문제로 떠오른 플라스틱 폐기물 처리 문제를 해결하는 데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.


한국화학연구원은 김희택, 주정찬, 차현길 바이오화학연구센터 선임연구원과 김경헌 고려대 교수, 박시재 이화여대 교수팀이 페트병의 주성분인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 물과 미생물을 이용해 유용한 소재로 바꾸는 친환경 전환 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.


PET는 음료수 병 등에 널리 쓰이는 대표적 플라스틱으로 현재는 파쇄해 PET 섬유를 회수한 뒤 새로운 PET를 만들거나, 섬유를 분해한 뒤 다시 중합시키는 방법으로 재활용한다. 하지만 품질이 저하되기 쉽고 경제성이 크게 떨어졌다.


연구팀의 기술은 크게 두 단계로 페트병을 분해한다. 먼저 전자레인지와 비슷한 기기인 마이크로파 반응기를 이용해 230도로 가열한 환경에서 물과 반응시켜 PET를 테레프탈산과 에틸렌글리콜로 99.9% 분해했다. 이후 유전자 변형을 통해 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 먹고 다양한 물질을 배출할 수 있는 대장균을 각각 개발해 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 분해시켰다. 


그 결과 테레프탈산을 항산화제 등 의약품이나 화장품 원료, 플라스틱 재료로 쓰이는 갈산으로 92.5%, 카테콜로 90.1%, 피로갈롤로 20.8%, 뮤콘산으로 85.4%, 바닐락산으로 29.4% 각각 전환시키는 데 성공했다. 에틸렌글리콜은 글라이콜산으로 98.6% 전환시켰다. 이는 화학에서 분자의 수를 비교할 때 쓰는 단위인 ‘몰(mole)’을 기준으로 비교한 것으로, 예를 들어 테레프탈산 분자 100개를 유전자 변형 대장균이 먹고 카테콜 분자를 90.1개 내놓는다는 뜻이다.

 

주정찬 선임연구원은 전화 통화에서 “각각의 산물을 생산할 수 있는 미생물을 소재 맞춤형으로 각각 개발했다”며 “다만 미생물 대사 과정이 모두 달라 수율이 차이가 나는 경우가 있다”고 말했다. 


연구팀은 특히 이번 공정이 유독한 화학물질을 쓰지 않는 친환경 공정이라는 사실을 강조했다. 주 연구원은 “기존에는 PET 분해를 위해 산이나 염기를 쓰는 고온고압 공정을 활용했다”며 “물과 고온 조건만 주는 단순하고 깨끗한 기술을 개발하고 여기에 미생물 전환 기술을 더해 PET를 친환경적으로 처리하는 기술을 개발했다”고 말했다. 연구팀은 현재 실험실에서 효율을 확인한 만큼 추가 연구를 통해 규모를 키울 계획이다.


김희택 선임연구원은 “폐플라스틱을 자원화하고 소재화하는 기술을 더욱 활발히 연구할 계획”이라고 말했다.


연구 결과는 미국화학회가 발행하는 화학 분야 국제학술지 ‘ACS 지속가능화학 및 공학’ 12월호에 발표됐다.
 

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