폐플라스틱을 별도의 촉매 없이 산업용 유기산으로 바꾸는 기술이 개발됐다. 중국 저장대학교를 중심으로 한 국제 연구진은 지난 15일 국제학술지 네이처에 미세액적 계면 반응을 활용한 폐플라스틱 업사이클링 연구 결과를 공개했다.

이 기술은 고온에서 녹은 플라스틱이 물속에 미세한 방울 형태로 분산되면서 형성되는 계면을 이용한다. 이 과정에서 생성된 하이드록실 라디칼이 플라스틱의 탄소-수소 결합과 탄소-탄소 결합을 끊는다. 금속이나 산·염기 촉매는 사용하지 않았다.

연구진은 폴리에틸렌 0.2g과 물 5㎖를 산소 압력 2메가파스칼, 섭씨 125도에서 18시간 반응시켰다. 폴리에틸렌은 전량 분해됐으며 포화 다이카복실산의 탄소 수율은 69.6%로 나타났다. 생성된 다이카복실산 가운데 숙신산이 58.4%로 가장 큰 비중을 차지했다.

폐장갑과 저밀도 폴리에틸렌 봉투, 고밀도 폴리에틸렌 병뚜껑 등 사용 후 폐기물도 전량 처리됐고 다이카복실산 수율은 60%를 넘었다. 폴리프로필렌과 폴리스타이렌, 폐타이어, 다층 포장재에도 적용했지만 소재에 따라 반응 온도와 생성물에는 차이가 있었다.

확대 실험에서는 잘게 자른 상업용 폴리에틸렌 봉투 300g과 물 3ℓ를 5ℓ 반응기에 넣어 48시간 처리했다. 전환율은 89%, 포화 다이카복실산 수율은 52% 이상으로 측정됐다. 수돗물과 바닷물을 사용한 조건에서도 반응이 확인됐다.

연구진은 연간 폐플라스틱 6만t을 처리하는 연속 공정을 가정해 경제성과 환경성도 분석했다. 다만 실제 실험은 300g 규모까지 진행된 만큼 산업 적용 여부를 판단하려면 대형 반응기와 연속 공정에서의 추가 검증이 필요하다.