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Feb 07, 2024

PLA 바이오폴리머에 첨가된 전분은 퇴비화 가능성을 높입니다.

직원이 게시함 | 2023년 8월 7일 미시간 주립대학교 포장대학 연구원들은 석유 기반 플라스틱의 생분해성을 높이기 위한 유망하고 지속 가능한 대안을 개발했습니다. ㅏ

직원이 게시함 | 2023년 8월 7일

미시간 주립대학교 포장대학 연구원들은 석유 기반 플라스틱의 생분해성을 높이기 위한 유망하고 지속 가능한 대안을 개발했습니다.

Rafael Auras가 이끄는 팀은 가정과 산업 환경 모두에서 퇴비화 가능한 바이오 기반 폴리머 혼합물을 만들었습니다. 이 연구는 ACS Sustainable Chemistry & Engineering 저널에 게재되었습니다.

MSU 교수이자 포장 지속 가능성 부문 Amcor 기부 의장인 Auras는 "미국과 전 세계적으로 폐기물, 특히 플라스틱 폐기물에 큰 문제가 있습니다."라고 말합니다.

Auras는 “생분해성 및 퇴비화 가능 제품을 개발함으로써 폐기물의 일부를 전환할 수 있습니다.”라고 말했습니다. “매립지로 들어가는 양을 줄일 수 있습니다.”

또 다른 보너스는 퇴비통으로 보내질 플라스틱의 식품 오염 물질을 청소할 필요가 없다는 점입니다. 이는 효율적인 플라스틱 재활용에 큰 장애물이 됩니다. 재활용 시설에서는 더러운 플라스틱 폐기물을 청소하는 데 시간, 물, 에너지를 소비할지 아니면 그냥 버릴지 선택해야 합니다.

Auras는 “커피잔이나 토마토 소스가 담긴 전자레인지 트레이가 있다고 상상해 보세요.”라고 말합니다. “헹구거나 씻을 필요 없이 그냥 퇴비로 만들면 됩니다.”

연구팀은 폴리락트산(PLA)을 사용해 작업했는데, 이는 여러 면에서 확실한 선택처럼 보입니다. 10년 이상 포장에 사용된 이 제품은 석유가 아닌 식물성 설탕에서 추출되었습니다.

적절하게 관리되면 PLA의 폐기물 부산물(물, 이산화탄소, 젖산)은 모두 천연입니다.

또한 연구자들은 PLA가 산업용 퇴비화에서 생분해될 수 있다는 것을 알고 있습니다. 이러한 퇴비통은 가정용 퇴비통보다 바이오플라스틱을 분해하는 데 더 도움이 되는 더 높은 온도와 같은 조건을 만듭니다.

그러나 집에서 PLA를 퇴비로 만드는 아이디어는 일부 사람들에게는 불가능해 보였습니다.

Auras 연구실 그룹의 박사과정 학생이자 새 보고서의 첫 번째 저자인 Pooja Mayekar는 “사람들이 PLA 가정용 퇴비화를 옵션으로 개발한다는 아이디어를 비웃었던 것을 기억합니다.”라고 말했습니다. “그 이유는 미생물이 정상적으로 PLA를 공격하고 소비할 수 없기 때문입니다. 음식으로 활용할 수 있을 정도로 분해되어야 합니다.” 왼쪽 사진에서 Mayekar는 실험실에서 생물반응기에서 작업하는 모습을 볼 수 있습니다.

산업용 퇴비 설정을 통해 PLA를 해당 지점까지 도달할 수 있지만 이것이 신속하게 또는 완전히 수행된다는 의미는 아닙니다.

"사실 많은 산업용 퇴비화 업체들은 여전히 ​​PLA와 같은 바이오플라스틱 수용을 꺼리고 있습니다."라고 Auras는 말합니다.

미국 농무부와 MSU AgBioResearch가 지원하는 실험에서 팀은 산업용 퇴비화 조건에서 미생물이 PLA를 소화하기 시작하기까지 20일이 걸린다는 것을 보여주었습니다.

지연 시간을 없애고 가정용 퇴비화의 가능성을 활성화하기 위해 Auras와 그의 팀은 열가소성 전분이라는 탄수화물 유래 물질을 PLA에 통합했습니다. 다른 이점 중 전분은 퇴비화의 미생물이 PLA가 분해되는 동안 더 쉽게 소화할 수 있는 것을 제공합니다.

Mayekar는 “전분 첨가에 대해 이야기할 때 이는 PLA 매트릭스에 전분을 계속 버린다는 의미는 아닙니다.”라고 말합니다. "이것은 전분과 최적의 지점을 찾으려는 노력에 관한 것이었습니다. 그래서 PLA는 다른 특성을 손상시키지 않고 더 잘 분해됩니다."

다행스럽게도 박사후 연구원인 Anibal Bher는 일반 PLA 필름의 강도, 투명도 및 기타 바람직한 특성을 어떻게 보존하는지 관찰하기 위해 이미 다양한 PLA-열가소성 전분 혼합물을 공식화하고 있었습니다.

박사과정 학생 Wanwarang Limsukon과 함께 일하면서 Bher와 Mayekar는 다양한 조건에서 수행될 때 퇴비화 과정 전반에 걸쳐 이러한 다양한 필름이 어떻게 분해되는지 관찰할 수 있었습니다.

Limsukon은 "재료마다 공정 초기에 가수분해를 거치고 마지막에 생분해되는 방식이 다릅니다."라고 말합니다. "우리는 전체 경로를 추적하기 위해 노력하고 있습니다."

팀은 Auras와 과거 및 현재 연구실 구성원이 MSU에서 19년 동안 처음부터 구축한 시스템을 사용하여 이러한 실험을 실행했습니다. 연구원들이 포장 학교의 실험실 외부에서 접근할 수 있는 장비도 차이를 만듭니다.