[비건뉴스=김민영 기자] 사우스다코타 주립대학교(South Dakota State University) 연구팀이 포도나무 가지를 활용해 환경에서 빠르게 분해되는 플라스틱 대체 소재를 개발하는 데 성공했다. 이번 연구는 전 세계적으로 심각해지는 플라스틱 쓰레기 문제 해결과 지속가능한 포장재 개발에 새로운 가능성을 제시한다.

현재 전 세계 대부분의 포장재는 한 번만 사용되는 일회용 플라스틱으로, 원유 등 재생 불가능한 자원에서 만들어져 자연 분해까지 수백 년이 걸린다. 전체 플라스틱의 재활용률은 9%에 불과하며, 이로 인해 ‘태평양 거대 쓰레기 지대’와 같은 해양 쓰레기 문제가 심화되고 있다. 더 나아가 플라스틱이 잘게 부서져 발생하는 미세플라스틱과 나노플라스틱은 인간과 동물의 몸속에서도 발견되고 있으나, 장기적인 건강 영향은 아직 불확실하다.

이러한 문제를 해결하기 위해 사우스다코타 주립대 낙농·식품과학과의 스리니바스 자나스와미(Srinivas Janaswamy) 부교수는 바이오폐기물과 농업 부산물을 활용한 부가가치 제품 개발에 매진해왔다. 특히 그는 환경에서 신속히 분해되는 ‘플라스틱 유사 봉지’ 제작을 목표로 연구를 이어가고 있으며, 그 핵심 소재로 지구상에서 가장 풍부한 유기물인 셀룰로오스를 주목한다. 셀룰로오스는 식물 세포벽을 구성하며, 강한 수소 결합과 포도당 사슬 구조로 인해 강도와 경도를 제공한다.

자나스와미 교수는 그동안 아보카도 껍질, 콩 껍질, 알팔파, 스위치그래스, 커피 찌꺼기, 옥수수 속대, 바나나 껍질 등 다양한 농산물에서 셀룰로오스를 추출해 플라스틱 포장재와 유사한 필름을 제작해왔다. 그러나 최근 포도나무 연구 권위자인 앤 페넬(Anne Fennell) 교수와의 협업을 통해 더 뛰어난 결과를 얻었다. 페넬 교수는 포도 재배 과정에서 매년 대량으로 발생하는 가지치기 부산물인 포도나무 가지가 셀룰로오스 함량이 높고 수분 함량이 낮아 필름 제조에 최적이라는 점에 주목했다.

포도나무 가지는 수확 후 대부분 파쇄하거나 퇴비로 사용하거나 일부 지역에서 소각되는데, 이번 연구에서는 이를 건조·분쇄한 뒤 셀룰로오스를 추출하고 용해해 유리판 위에 부어 필름으로 제작했다. 그 결과물은 투명도가 높아 포장재로 사용할 경우 상품의 가시성을 높이고, 품질 확인을 위해 개봉할 필요가 없다는 장점이 있었다.

연구 결과, 이 필름은 토양에서 17일 만에 완전히 분해되며, 유해 잔류물을 남기지 않았다. 또한 인장 강도 시험에서 기존 비닐봉지보다 높은 강도를 보였다. 자나스와미 교수는 “활용도가 낮은 포도나무 가지를 셀룰로오스 원료로 활용하면 농업 폐기물 관리에 기여하고, 플라스틱 오염 문제 해결에도 도움을 줄 수 있다”며 “이는 환경 보존과 순환형 바이오경제 구축을 위한 실질적인 방안”이라고 강조했다.

이번 연구 성과는 학술지 지속가능 식품기술(Sustainable Food Technology)에 게재됐으며, 자나스와미 교수의 ‘환경에서 빠르게 분해되는 플라스틱 유사 봉지’ 개발 목표에 한 발 더 다가선 것으로 평가된다. 포도나무 가지를 포함한 농업 폐기물이 친환경 포장재의 원료로 주목받는 가운데, 이번 연구는 농업과 환경 보전, 지속가능한 산업 발전을 동시에 달성할 수 있는 모델로서 의미를 가진다.