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바이오/의료 바이오 플라스틱의 문제와 해결방안

  • 관리자 (irsglobal1)
  • 2019-04-05 14:21:00
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출처 : https://marineplastic.net/responses/bioplastics

バイオプラスチックで問題は解決?

 

바이오 플라스틱으로 문제가 해결될까?

 

바이오 플라스틱이라는, 이른바 친환경이라 불리는 플라스틱이 있다.

 

석유를 사용하지 않고 재생 가능한 식물 등을 원료로 만들어졌기 때문에 버려져도 자연 환경에 의해 분해된다는, 친환경이라는 이미지가 강하다. 바이오 플라스틱은 과연 해양 플라스틱 오염의 구세주가 될 수 있을까?

 

먼저 알아두어야 할 사실은 모든 바이오 플라스틱이 식물과 같은 생물자원으로 만들어지는 것은 아니라는 것이다. 석유 등 화석 자원을 원료로 하는 것도 있다.

 

또한 모든 바이오 플라스틱이 미생물로 분해되는 것은 아니며, 전혀 분해되지 않는 것도 있다.

 

 

바이오 플라스틱이란?

 

바이오 플라스틱이란 과연 무엇일까?

 

바이오 플라스틱에는 2가지 플라스틱이 포함된다. 하나는 식물의 바이오매스로 만들어져, 석유 소비를 줄이는 역할을 하는 바이오매스 플라스틱이다. (biomass plastic)

 

다른 하나는 미생물로 분해되는 생분해성 플라스틱(biodegradable plastic)이다.

 

이 둘 중 하나를 ‘바이오’ 플라스틱이라 부를 수 있다.

 

 

바이오매스 플라스틱이란?

 

바이오 플라스틱은 보통 석유와 같은 화석자원을 합성하여 만들어진다. 하지만 석유가 아니라 식물의 바이오매스를 원료로 사용하는 플라스틱은 ‘바이오매스’ 플라스틱이다.

 

한정된 화석자원을 소비하는 기존의 플라스틱을 대체하는 플라스틱으로서 기대를 받고 있으며, 연구ㆍ개발이 이루어지고 있다.

 

바이오매스(biomass)란, 구체적으로 말하면 동식물, 생물의 유골이나 배설물, 농산물, 식품폐기물 등이 포함되는데, 일반적인 바이오매스 플라스틱은 옥수수, 조류, 밀, 감자, 대두, 타피오카, 코코넛, 사탕수수, 나무 등의 재생 가능한 식물 바이오매스로 만들어진다.

 

바이오 플라스틱은 원료가 바이오매스라면 그것으로 끝이며, 그것이 생물로 분해되는지 아닌지는 상관하지 않는다. 그러므로 생물분해성 바이오매스 플라스틱과 비생물성 바이오매스 플라스틱이 존재한다.

 

원료나 제품의 중량 중 25% 이상이 바이오매스에서 유래한 것이라면 바이오매스 플라스틱으로 인정된다. 즉 모든 바이오매스 플라스틱이 천연의 재생 가능한 재료로만 만들어지는 것은 아니라는 것이다.

 

 

생분해성 플라스틱(그린 플라스틱)이란?

 

‘생분해성 플라스틱’이란 그 원료가 석유이든 바이오매스이든 일정한 조건 하에서 미생물로 생분해되는 플라스틱을 말한다.

 

그린 플라스틱(green plastic)이라고도 불린다. 자연으로 환원된다는 콘셉트 하에서 다양한 용기ㆍ포장 및 화장품에 사용되기 시작하고 있다. (Song et al 2009)

 

여기서 말하는 ‘생분해’란 ‘미생물에 의해 완전히 소비되어, 자연적 부산물인 이산화탄소 · 메탄 · 물 · 바이오매스 등만을 발생시키는 것이어야만 한다’고 국제적으로 정의하고 있다.

 

먼저 가수분해에 의해 플라스틱의 폴리머를 저분자화하고, 크기가 작아진 파편을 미생물로 분해시키는 ‘가수분해형 생분해성 플라스틱’이 그 대표라 할 수 있다.

 

생분해성 플라스틱에는 바이오매스 계열과 석유 계열, 이렇게 2가지가 있다. 바이오매스 계열의 생분해성 플라스틱으로서 가장 유명한 것이 폴리유산(PLA)일 것이다. 옥수수와 같은 식물에서 얻은 전분을 유산 발효시킨 것을 중합하여 합성시킨다. 발효는 미생물의 힘으로 이루어지기 때문에 제조 시 에너지가 많이 소비되지 않는다.

 

자연적인 토양 속에서도 미생물로 효율적으로 분해된다고 보고된 바 있다. 석유 계열의 생분해성 플라스틱에는 석유에서 유래한 물질에 숙신산을 합쳐 만들어진 폴리부틸렌 숙시네이트(PBS)나 폴리에틸렌 숙시네이트(PES) 등이 있다.

 

가수분해형과 산화분해형 생분해성 플라스틱

 

생분해성 플라스틱에는 위에서 말한 그린 플라스틱이라 불리는 ‘가수분해형’ 외에도 ‘산화형 생분해성 플라스틱’이 있다.

 

이들은 폴리에틸렌과 같은 기존의 플라스틱에 산화를 촉진시키는 첨가제(prodegradant)를 넣어, 자외선 · 열 · 산소에 의한 폴리머의 산화를 촉진하여, 저분자화시킨 것을 미생물로 분해시키는 것을 말한다. (Ammala et al. 2011)

 

하지만 애초에 분해되지 않는 석유에서 유래한 플라스틱을 작게 만들뿐, 대량의 마이크로 플라스틱을 생성하고, 그렇게 만들어진 마이크로 플라스틱이 자연이 허용하는 시간 내에 분해된다는 보증은 없다.

 

그러므로 그린 플라스틱에는 속할 수 없다. EU에서는 산화형 생분해성 플라스틱의 규제를 검토하고 있다. (ECHA Juanuary 2018)

 

3종류의 바이오매스 플라스틱

 

이처럼 바이오매스 플라스틱은 바이오매스를 원료로 하는지, 또는 생분해성인지에 따라

 

1. 생분해성 바이오매스 플라스틱

2. 생분해성 석유 계 플라스틱

3. 비생분해성 바이오매스 플라스틱

 

이렇게 3가지 유형으로 나뉜다.

 

비생분해성 바이오매스 플라스틱에는 사탕수수를 원료로 하는 바이오 폴리에틸렌 및 바이오 PET 등이 있다. 기존의 폴리에틸렌이나 PET의 특성을 가지도록 개발되었으므로, 수명이나 사용방법 등은 기존과 같다.

 

또한 우리가 평소 사용하는 대부분의 플라스틱은 비생분해성 석유계 플라스틱이다.

 

바이오매스 플라스틱은 바다의 플라스틱 문제를 해결할 수 있을까?

 

지금까지 바이오 플라스틱(바이오매스 플라스틱과 생분해성 플라스틱)에 대해 살펴봤다. 그럼 바이오 플라스틱의 보급은 바다의 플라스틱 오염 및 환경 문제의 해결책이 될 수 있을까?

 

바이오 플라스틱 중 바이오 폴리에틸렌과 같은 비생분해성 바이오매스 플라스틱은 기존의 플라스틱을 대체하여 사용되기 때문에 비닐봉지와 같은 일회용품 및 전자제품 등 다양한 용도로 사용되고 있다.

 

하지만 자연환경에서 분해되지 않기 때문에, 버려지고 나면(소각되지 않는 한) 반영구적으로 자연 속에 남게 된다. 많은 나라에서는 플라스틱 쓰레기를 매립지에 버리는데, 비생분해성 바이오 플라스틱은 매립지 속에 반영구적으로 남게 된다.

 

매립지는 바다와 가까이 있는 경우가 많기 때문에, 그곳에서 일부가 누출되어 바다로 흘러들어가게 된다. 분해되지 않는다는 점에 있어서는 기존의 석유 계 플라스틱과 다름이 없으며, 이는 비생물성 바이오매스 플라스틱이 바다의 플라스틱 쓰레기 문제를 해결할 수는 없음을 뜻한다.

 

자연환경을 충분히 반영하지 않는 ‘생분해성’

 

그럼 ‘생분해성’ 바이오매스 플라스틱 또는 석유계 플라스틱은 어떨까?

 

생분해성 플라스틱은 기존의 플라스틱보다 자연 속에서 빠르게 분해되기 때문에 자연 속에 잔존해 있는 시간이 짧아 생태계에 미치는 영향은 적다고 할 수 있다.

 

생분해성 플라스틱은 버려도 언젠가는 사라지게 된다고 여겨져 왔다. 하지만 실제로는 그렇지 않다는 사실이 서서히 밝혀지고 있다.

 

애초에 생분해성 플라스틱의 ‘생분해성’은 어떤 식으로 평가되고 있는 걸까? 사실 생분해성은 ‘공업적인 유기 비료에서의 이상적인 조건 하에서’ 평가되는 경우가 많다. (Song et al. 2009)

 

원래 생분해성 플라스틱은 토양 및 하천 · 해양 등 자연환경 하에서 미생물에 의해 분해 · 소비되어, 자연으로 돌아가지 않으면 안 된다. 하지만 자연환경 하에서 생분해성을 평가하는 방법은, 시험하는 데 시간이 오래 걸리는 데다 장소나 계절에 따라 결과가 달라지기 때문에, 대개 유기 비료를 사용하는 방법으로 생분해성을 평가한다.

 

따라서 대부분의 생분해성 시험은 폐쇄된 형태이며, 온도 · 통기 및 수분 레벨이 조절된 조건 하에서 실행된다. 미생물도 특정한 것만 평가에 사용된다.

 

그러므로 이러한 방법으로 평가된 생분해성이, 자연환경을 충분히 반영하고 있다고 할 수는 없을 것이다.

 

또한 생분해성 시험은 대부분 20℃~60℃의 온도에서 실시된다. (일본 바이오 플라스틱 협회 2009) 이는 20도 이하의 차가운 바다 속 환경을 충분히 반영하는 것이라 할 수 없다.

 

그러므로 생분해성 플라스틱이 버려졌을 경우, 자연환경 속에서 얼마나 오랜 시간 동안 남아있게 되는지, 사실은 알 수 없는 것이다. (Toshin et al. 2012, Green 2016, Kubowicz & Booth 2017)

 

결국 시장에 나돌고 있는 생분해성 플라스틱은 대부분, 바다 속과 같은 자연환경에 방출되게 되면, 분해하는 데 아주 오랜 시간이 걸리거나 거의 분해되지 않는다는 것이다. (Karamanlioglu & Robson 2013)

 

원료가 100% 바이오매스라면 언젠가는 분해되겠지만, 원료에 석유 계열이 섞여 있다면 그렇지 않을 것이다.

 

이러한 점을 고려하여 국제연합 환경계획(UNEP)은 생분해성 플라스틱은 해양 쓰레기의 현실적인 해결방법이 될 수 없다고 말한다. (UNETP 2015)

 

 

멋대로 퍼진 바이오 플라스틱의 친환경적인 이미지

 

하물며 생분해성 플라스틱이 마이크로 플라스틱이 되어 해양 생물에 어떠한 영향을 미치고 있는지는 아직 밝혀지지 않았다.

 

하지만 몇몇 연구에서는, 생분해성 바이오매스 플라스틱이 작은 파편이 된 마이크로 플라스틱이 생물에 미치는 영향은 기존의 플라스틱에서 온 마이크로 플라스틱과 거의 같다고 지적한다. (Green 2015, Green 2016)

 

그럼에도 불구하고 위와 같은 사실은 알려지지 않아, ‘생분해성’이라는 말이 멋대로 퍼져, 마치 자연환경 속에서 빠르게 분해되어 친환경이라는 이미지를 심어, 소비자나 기업에 큰 오해를 불러일으키고 있다. (Kubowicz & Booth 2017)

 

그리고 환경을 생각하는 것처럼 포장되어 (그린 워싱이라고 한다) 바이오 플라스틱이 범람하게 되었다.

 

사실 빨대나 비닐봉지의 폐지 · 억제를 제창하는 요즘에는, 그 대신 생분해성 플라스틱으로 만들어진 빨대나 비닐봉투가 사용되고 있다. 나라 · 행정 수준에서 생분해성 플라스틱으로 대체할 것을 권장하고 있는 경우도 많다.

 

 

바이오 플라스틱에 대한 기대와 불안

 

앞으로 연구와 개발이 진행되어, 석유를 사용하지 않으면서 빠르게 생분해되어 생태계 및 생물에 영향을 미치지 않는 바이오 플라스틱이 실용화되어야 할 것이다.

 

우리는 플라스틱 사용을 줄일 수는 있지만, 현실적으로 완전히 플라스틱을 없앨 수는 없을 것이다. 예를 들어 의료 폐기물은 한 번 쓰고 버리지 않으면 병원균이 섞여들어 (컨테미네이션이라고 한다) 큰 문제를 야기할 수 있다.

 

플라스틱을 줄일 수 있는 분야에서는 계속해서 줄여나가고, 플라스틱이 아니면 안 되는 분야에서는 바이오 플라스틱을 응용해야 할 것이다. 장기적으로 보면, 석유에서 유래한 것이 아니라 식물을 통해 만드는 바이오매스 플라스틱을 널리 보급하고, 그것이 환경에 누출되지 않도록 철저하게 대책 · 회수하여 남김없이 소각할 수도 있을 것이다.

 

식물로 만든 플라스틱이라면, 그것을 태워 이산화탄소가 나와도 대기 중의 이산화탄소는 (사실상) 증가하지 않기 때문이다. 이를 카본 뉴트럴이라고 한다.

 

또한 최근에는 바다 속에서도 분해되는 생분해성 플라스틱을 연구 · 개발하고 있다. 예를 들어 카네카는 바다 속에서도 분해되는 플라스틱을 개발 중이며,(카네카 August 2018) 앞으로 연구가 진전될 것으로 기대해 본다.

 

우리 주변에 있는 용기ㆍ포장지를 일회용 플라스틱은 대부분 상품이 보이도록 ‘투명한’ 플라스틱인 경우가 많다. 내용물이 보이지 않으면 불안해서 사지 않기 때문인지도 모른다. 현재 생분해성 플라스틱은 불투명하기 때문에 그 용도는 사실상 한정되어 있다.

 

바이오 플라스틱은 생분해성이든 바이오매스에서 유래한 것이든, 기존의 플라스틱과 같은 첨가제를 첨가하는 경우가 있다. 예를 들어 플라스틱은 불에 쉽게 타기 때문에 난연성을 부여하기 위해 난연제가 첨가되곤 한다. (일본 바이오 플라스틱 협회 2009)

 

유해한 (또는 잠재적으로 유해한) 첨가제를 사용하지 않을 수 없다는 점에 있어서는, 바이오 플라스틱은 기존의 플라스틱의 대체물로서 100% 환영받지는 못한다.

 

결국 바이오 플라스틱이 도움이 될까?

 

정리해 보면, 현시점에서는 바이오 플라스틱의 보급이 직접적으로 바다의 플라스틱 문제나 쓰레기 문제를 해결할 수는 없다. 생분해성 플라스틱의 전 세계 생산량은 플라스틱 생산량 전체의 0.3% 정도로 극소수이다. (2016년 시점, European bioplastics 2016)

 

오히려 당연한 듯 플라스틱을 사용하는 생활에서 벗어나, 플라스틱 용기 · 포장지의 과잉 사용 및 일회용 플라스틱의 사용량을 줄이는 것이, 선결되어야 하는 과제라 할 수 있다. 왜냐하면 해양 플라스틱 쓰레기의 60% 이상은 용기ㆍ포장에 사용되는 일회용 플라스틱이기 때문이다.

 

 

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