전기로 플라스틱 분해한다… 재생 플라스틱 시장 연평균 8.1%씩 성장할 것

미국 콜로라도 대학교 볼더 캠퍼스 연구진이 전기 분해를 통한 플라스틱 재활용 기술을 개발했다고 지난 7월 10일(현지 시간) 환경에너지리더(Environment+Energy Leader)가 보도했다.

플라스틱 쓰레기는 전 세계가 직면한 가장 큰 환경 문제 중 하나다. BBC 보도에 따르면, 매년 전 세계에서 생산되는 플라스틱은 3억8000만톤에 이른다. 이중 재활용되는 것은 16%에 불과하다.

미국 콜로라도 대학 볼더 캠퍼스 연구진은 전기 분해를 통한 플라스틱 재활용 가능성에 주목했다. 물 분자에 전기를 가하면 수소와 산소로 분리된다는 것은 널리 알려진 화학 반응이다. 이렇게 전기로 물질의 분해가 가능한 이유는 분자의 결합에 전자가 크게 관여하고 있기 때문이다.

연구진은 플라스틱 병을 갈아서 용액과 섞은 후 일종의 환원제인 N-DMBI에 소금 성분을 결합한 특수 분자를 첨가했다. 이 특수 분자는 화학 반응을 유도하는 매개체로써 플라스틱이 전자에 반응해 분해될 수 있도록 한다. 여기서 낮은 전압을 가하면 몇 분 안에 플라스틱 가루가 들어있던 용액의 색깔이 진홍색에서 투명한 상태로 변화한다. 플라스틱이 분해됐다는 의미다.

연구진은 소량의 플라스틱 분해에는 성공했지만, 상용화하는 데는 추가적인 연구가 필요하다며 이번 성과는 시작일 뿐이라고 강조했다.

플라스틱 재활용 기술은 크게 기계적 재활용과 화학적 재활용으로 나뉜다. 기계적 방식은 분류, 세척, 분쇄, 용해, 개조의 과정을 거쳐 재생 플라스틱을 제조한다. 공정이 비교적 단순해 대부분의 플라스틱 재활용이 기계적 방식으로 이루어진다. 그런데 이러한 기계적 방식으로 만들어진 재활용 플라스틱은 품질이 떨어져 향후 재활용 횟수가 제한된다. 대부분 식품 포장에도 적합하지 않다. 반면 화학적 방식은 기술 개발이 어렵고 상용화에 많은 비용이 들어가지만 여러 번의 재활용에도 최초의 물리적 성질을 그대로 유지할 수 있다는 장점이 있다.    

환경에너지리더는 "볼더 캠퍼스 연구진의 전기 분해 방식이 플라스틱의 화학적 재활용 분야에서 중요한 진전을 보여줬다"고 논평했다.

한편 전 세계 국가들은 플라스틱 문제 해결을 위해 다양한 규제를 도입하고 있다. 유럽연합은2021년 1월부터 재활용되지 않는 플라스틱 포장에 세금을 부과했고, 영국 또한 2022년 4월부터 재활용 플라스틱이 30% 이상 포함되지 않은 포장에 포장세를 도입했다. 미국은 9개 주에서 비닐봉지 사용을 엄격하게 제한하고 있으며, 호주 정부는 2025년까지 포장에 재활용 플라스틱을 50% 이상 활용한다는 목표를 수립했다. 

글로벌 경영 컨설팅 기업 마켓 앤 마켓츠(Markets and Markets)는 재활용 플라스틱 시장이 2023년 694억달러(약 89조원)에서 2030년에는 1200억달러(약 155조원)로 연평균 8.1%씩 성장할 것으로 전망했다. 

보고서에 따르면, 가장 크게 성장할 부문은 플라스틱 병이다. 플라스틱 병은 가장 널리 사용되는 소비재 중 하나이며, 수거 및 분류 네트워크도 타 제품군에 비해 비교적 잘 구축돼 있기 때문이다.

플라스틱 종류들 중에서는 폴리프로필렌(PP) 부문이 가장 빠른 성장을 보일 것이라고 분석했다. 폴리프로필렌은 내구성과 내열성이 뛰어난 범용 플라스틱으로 전자레인지 사용이 가능한 식품 용기부터 자동차 부품, 일회용 기저귀 등 다양한 산업 부문에서 사용되고 있다.   

가장 빠른 성장을 보일 지역으로는 아시아태평양 지역을 꼽았다. 이 지역은 전 세계적으로 대기 및 수질 오염 등 환경 문제의 본거지로서, 관련 국가 정부와 소비자들이 플라스틱 재활용을 포함한 지속가능한 폐기물 관리의 필요성을 점점 더 중요하게 인식하고 있다고 보고서는 분석했다.