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		고밀도 폴리에틸렌, 완전한 재활용 가능할까?
		[플라스틱사이언스] 기사입력 2023-02-17 09:34:19

환경을 생각하는 시대상의 흐름으로 플라스틱을 재활용하는 일이 점차 진전을 보이고 있지만 여전히 모든 소비 이후의 플라스틱을 완전히 재활용하기까지는 많은 여정이 남아 있다. 이런 와중 HDPE(고밀도폴리에틸렌)를 완전히 재활용할 수 있고 심지어 잠재적으로 생분해될 수 있는 물질로 바꾸는 새로운 방법이 소개됐다.

DoE, 일회용 플라스틱을 재활용하는 새로운 방법 고안

미국 에너지부의 플라스틱협력업사이클링연구소(DoE's Coope-rative Upcycling of Plastics (iCOUP))의 연구팀은 일련의 촉매를 사용하여 HDPE의 중합체 사슬을 끝에 반응성 그룹을 포함하는 더 짧은 조각으로 절단하는 접근법을 개발했다고 발표했다. 이는 작은 조각들을 다시 조립하여 실험실과 자연 환경 모두에서 분해하기 쉬운 플라스틱으로 새로운 제품을 만들 수 있게 해준다고 소개했다.

DoE의 새로운 접근법을 통해 HDPE를 재활용할 수 있는 능력은 현재 이러한 종류의 플라스틱과 관련된 상당한 탄소 배출과 오염을 줄일 수 있다고 보았다.

왜 HDPE인가

현재 환경오염의 가장 큰 원인 중 하나는 일회용 플라스틱이다. HDPE는 강점, 유연성, 수명, 그리고 가격이 저렴하기 때문에 이러한 유형의 애플리케이션에서 어디에나 있다고 지적받아왔다.

문제는 HDPE 제품은 종종 화석 연료로부터 생산되며, 사용 후 재활용되기는커녕, 대부분이 소각되거나, 매립지에 버려지거나, 환경에 버려진다. 게다가, HDPE가 재활용될 때에도, 결과물의 품질은 원래 제품보다 우수하지 않다.

미국화학회 저널에 발표된 연구 논문에 따르면 DoE 연구진이 개발한 방법은 소비자 HDPE를 ‘원형 재처리에 적합한’ 텔레케릭 매크로모노머로 바꾼다. 논문은 “알켄 수용체가 없는 Ir-POCOP 촉매를 이용해 촉매탈수소를 통해 HDPE에 불포화를 도입했다”고 설명했다. 또한 “2-하이드록시에틸아크릴레이트와 수소화 반응을 통한 교차 대사는 부분적으로 불포화된 HDPE를 텔레케릭 매크로모노머로 변형시켰다”라고 밝혔다.

지속가능한 재사용 가능 원료

매크로모노머의 이러한 직접적인 재 중합은 전체적인 평균 분자량이 낮기 때문에 부서지기 쉬운 물질을 생성한다. 게다가, 적은 양의 디탄올아민으로 텔레케릭 매크로모노머의 아미노 분해는 물질의 전반적인 기능성을 증가시켰다.

연구원들은 “생성된 거대단량체는 에스테르 교환 반응을 통해 재 중합되어 초기 소비자 사용 후(post-consumer) HDPE 폐기물과 유사한 기계적 특성을 가진 폴리머를 생성했다”라고 설명했다.

게다가, 유기 염기에 의해 촉매된 재 중합된 물질의 해중합은 텔레케릭 매크로모노머를 재 생성시켰고, 이는 물질이 지속 가능한 방식으로 재활용될 수 있는 길을 제공한다고 말했다.

DoE의 새로운 접근법을 통해 HDPE를 재활용할 수 있는 능력은 현재 이러한 종류의 플라스틱과 관련된 상당한 탄소 배출과 오염을 줄일 수 있다고 보았다. 또한 HDPE 폐플라스틱을 품질의 손실 없이 반복적으로 재활용할 수 있는 신소재의 공급 원료로 사용함으로써 더 많은 순환 경제를 창출할 수 있다고 덧붙였다.