PET를 고부가가치 원료 재활용...원팟(one-pot) 공정 개발
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PET를 고부가가치 원료 재활용...원팟(one-pot) 공정 개발
  • 최경주 기자
  • 승인 2021.03.30 14:39
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PET 사슬 효과적으로 끊는 촉매 도입한 PET 재활용 공정
미생물에 의한 PET 분해 쉽도록 미리 작은 조각으로 분해
효과적인 PET 재활용을 위한  통합공정 모식도
효과적인 PET 재활용을 위한 통합공정 모식도

일상생활과 산업현장에서 다른 물질로 대체하기 어려운 플라스틱, 쓰고 버려지는 플라스틱을 수거해 다시 플라스틱으로 재활용하는 것이 아니라 새로운 물질을 생산할 수 있는 공정이 개발됐다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 김경헌 교수 연구팀(고려대 생명과학대학)이 김희택 박사 연구팀(한국화학연구원) 및 한정우 교수 연구팀(포항공대)과 함께 친환경적이고 생체적합성이 높은 촉매를 이용해 PET 폐기물을 효율적으로 분해하는 공정을 개발했다고 30일 밝혔다.

생물전환공정을 통해 PET를 분해해 얻은 성분으로 화장품이나 손소독제 등의 원료로 쓰일 수 있는 글리콜산, 프로토카테큐익 산이나 나일론 같은 다른 고분자 물질을 합성할 수 있다.

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

연구팀은 효소에 의한 분해공정이 최적의 조건에서 이뤄질 수 있도록 효소 및 미생물 발효에 방해가 되는 구성성분을 최소화 할 수 있는 분해공정을 개발하기 위해 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 반응하여 생성 되는 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 PET80% 이상을 올리고형태로 분해할 수 있었고, 각 반응별 산물을 매번 분리하는 과정 없이 발효공정 후 최종 반응산물만 분리하면 되기 때문에 공정을 단순화할 수 있었다.

베타인에 의한 PET 분해 원리
베타인에 의한 PET 분해 원리

또한 효소반응 및 미생물에 의한 발효공정에 방해가 되는 금속 이온이나 유기화합물 등을 사용하지 않아 최종물질 분리가 더 용이하도록 했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업 및 신진연구사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 미국화학회에서 출간하는 촉매분야 국제학술지 에이씨에스 카탈리시스(ACS Catalysis)’323일 자에 게재됐다.


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