PET를 고부가가치 원료로 재활용…원팟(one-pot)공정 개발

미생물에 의한 PET 분해 쉽도록 미리 작은 조각으로 분해

효과적인 PET 재활용을 위한 통합공정 모식도(제공:Copyright (2021) American Chemical Society)© 뉴스1

(대전=뉴스1) 심영석 기자 = 쓰고 버려지는 플라스틱을 재활용해 전혀 새로운 물질을 생산할 수 있는 공정이 개발됐다.

한국연구재단은 고려대 김경헌교수 연구팀이 Δ화학연 김희택박사 연구팀 Δ포항공대 한정우교수 연구팀과 함께 친환경적이고 생체적합성이 높은 촉매를 이용해 PET 폐기물을 효율적으로 분해하는 공정 개발에 성공했다고 29일 밝혔다.

이같은 생물전환공정을 통해 PET를 분해해 얻은 성분으로 화장품이나 손소독제 원료로 쓰일 수 있는 글리콜산, 프로토카테큐익산이나 나일론 같은 다른 고분자물질을 합성할 수 있다.

미생물이 분비하는 효소에 의해 PET를 바로 단량체(monomer)로 분해하기 전 PET를 먼저 저중합체(oligomer)로 예비로 분해하는 공정을 거치는 것이 단량체의 수율이나 농도면에서 훨씬 유리하다.

연구팀은 효소에 의한 분해공정이 최적의 조건에서 가능하도록 효소 및 미생물 발효에 방해가 되는 구성성분을 최소화할 분해공정을 개발하기 위한 연구를 진행했다. 그 결과, 베타인이라는 물질이 PET를 효율적으로 분해하는데 도움을 주는 촉매로 작용할 수 있음을 알아냈다.

동물, 식물 및 미생물 같은 생물체에 널리 존재하는 베타인은 삼투압, 고온 및 탈수 같은 환경적 스트레스에 반응해 생성되는 물질이다. 베타인은 양이온과 음이온을 동시에 가진 양쪽성 이온으로, PET 분해에 효과적이라고 알려진 촉매인 이온성 액체와 유사한 반응을 할 것이라고 가정한 데 따른 것이다.

실제, 베타인을 이용해 투입된 PET의 80% 이상을 올리고형태로 분해할 수 있었다. 특히, 각 반응별 산물을 매번 분리하는 과정 없이 발효공정 후 최종 반응산물만 분리하면 되기 때문에 공정을 단순화할 수 있었다.

또, 효소반응 및 미생물에 의한 발효공정에 방해가 되는 금속이온이나 유기화합물을 사용하지 않아 최종물질 분리가 더 용이하도록 했다.


이번 연구 성과는 미국화학회에서 출간하는 촉매분야 국제학술지 ‘에이씨에스 카탈리시스’23일자에 게재됐다.

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