□ 유기성 폐자원 유래 생분해성 플라스틱 생산

그림 . 폐기물 유래 바이오가스로 만드는 생분해성 플라스틱

음식물류폐기물, 폐수, 가축분뇨 등의 유기성 폐자원을 산소가 없는 혐기성 조건에서 바이오가스화 하여 메탄을 생산할 수 있습니다. 이 메탄은 그 자체로서도 훌륭한 에너지원이지만 연소 시 이산화탄소가 부산물로 발생하며, 천연가스 생산 비용과 비교하여 경제성이 높지 않다는 한계점이 존재합니다. WITHLAB에서는 이 메탄을 메탄자화균(methanotrophic bacteria)을 활용하여 생분해성이 뛰어난 PHA(polyhydroxyalkanoate) 바이오플라스틱으로 효율적으로 전환하는 기술을 개발하였습니다. PHA 바이오플라스틱은 다른 종류의 바이오플라스틱보다 자연계에서 생분해성(biodegradability)이 월등하게 뛰어날 뿐만 아니라 생체적합성(biocompatibility)이 뛰어나 미래 사회에 그 효용성이 뛰어날 것으로 크게 집중 받고 있습니다.

□ 플라스틱의 생분해도 연구

그림 . 호흡계 기반 플라스틱 생분해도의 정량적 분석

전세계적으로 환경 보존에 대한 관심이 급증하면서 자연스레 기존의 플라스틱을 대체하는 목적으로 개발된 생분해성 플라스틱이 개발되고 있습니다. 하지만 실제로 자연계에서 그런 생분해성 플라스틱이 생분해가 되지 않는다는 보고가 나오며 오히려 논란을 일으키고 있는 상황입니다. 우리 연구실에서는 호흡계 시스템을 자체 개발하여 생분해성 플라스틱의 생분해도를 정량적으로 측정하여, 자연계를 모사한 조건에서 다양한 플라스틱의 생분해도 거동을 탐구하고 있습니다.

□ 난분해성 플라스틱의 열분해를 통한 청정에너지 생산

그림 . 난분해성 플라스틱의 열분해를 통한 수소 및 유용 화합물 생산

플라스틱 폐기물 문제가 사회적인 이슈로 부상하는 상황 속에서 플라스틱을 어떻게 효율적이고 경제적으로 처리할 수 있는 지에 대해 각국이 노력하고 있습니다. 기존에는 사실상 소각과 매립 외의 대안이 없었고 플라스틱을 다시 자원화 할 수 있는 방법은 기존의 기계적 재활용 방법이 사실상 유일했습니다. 우리 연구실에서는 난분해성 플라스틱 혼합 폐기물을 열화학적 반응을 통해 수소 및 유용 화합물을 생산하여 플라스틱 폐기물을 처리할 뿐만 아니라 부가가치를 창출하는 기술을 개발하는 데에 집중하고 있습니다.

□ 밀웜을 이용한 플라스틱 폐기물의 친환경적 분해

그림 . 밀웜 등의 곤충을 통한 플라스틱 쓰레기 분해

자연계에 플라스틱 폐기물이 버려질 때에 어떠한 경로를 통해 플라스틱이 변형되는지에 대해 탐구하는 것은 자연계 탐구를 위해, 그리고 인류의 보건 개선을 위해 아주 중요한 문제입니다. 최근에는 곤충들이 플라스틱 폐기물을 먹고 분해한다는 연구 보고가 되고 있으며, 특히 밀웜(갈색저거리의 유충)의 경우 플라스틱을 에너지원으로 사용해 일반적인 먹이를 대체할 수 있으며 그 분해 속도가 월등히 뛰어나다는 보고가 있습니다. 효과적인 플라스틱 폐기물 처리 기술을 개발하기 위해 우리 연구실은 어떠한 원리를 통해 밀웜이 플라스틱을 효과적으로 처리할 수 있는지 그 비밀을 탐구하고 있습니다.