소금이 플라스틱 폐기물의 재활용을 돕는다?

폐플라스틱의 재활용 비율이 적은 이유는 노력과 비용에 비해 결과물의 가치가 떨어지기 때문이다. 최근 미국에서 소금이 폐플라스틱 재활용의 효율을 높인다는 연구 결과가 나왔다. 이 연구가 플라스틱 순환경제에 도움이 될 수 있을까.

환경공학 학술지 어드밴스트 서스테이너벌 시스템즈(Advanced Sustainable Systems)에 지난달 28일 게시된 논문에 따르면 미시간 주립대학교 연구팀은 비교적 저렴한 식용 소금이 다른 비싼 재료보다 플라스틱 재활용을 돕는 데 더 뛰어날 수 있음을 발견했다.

독일의 시장조사기관 슈타티스타(Statista)에 따르면 전 세계 플라스틱 폐기물은 연간 3억 5천만 톤 이상인데 비해 플라스틱 폐기물의 재활용은 경제성이 떨어진다는 이유로 10% 미만이 채 되지 않는다.

연구를 주도한 미시간 주립대학교 포장학부 부교수인 랍나와즈(Muhammad Rabnawaz)는 플라스틱 재활용 문제 해결에는 간단하고 저렴한 솔루션이 필요하다고 생각했다. 그는 열을 잘 전달하는 소금을 떠올렸다.

대표적 조미료인 소금의 주성분은 염화나트륨(NaCl)으로 전기가 자유롭게 흐르지 않는 단단히 결합된 전자를 가진 절연체이다. 그러나 액화된 염은 전해질로 사용할 수 있다.

폐플라스틱 재활용은 플라스틱을 세척하고 분쇄하여 녹이는 기계적 재활용과 플라스틱을 단량체로 분해해서 새로운 중합체를 형성하는 화학적 재활용이 있다. 소각하여 에너지로 재활용하기도 하지만 막대한 투자가 필요하고 유독성 배출을 억제하기 위한 처리가 필요하다. 이번 연구는 화학적 재활용 열분해에 해당된다.

플라스틱을 열분해 하면 가스, 액체 오일, 고체 왁스 세 가지 형태의 생성물을 얻을 수 있다. 그중 가장 많이 얻어지는 왁스는 백금 기반의 촉매를 사용한다 하더라도 독성이 있는 부산물이 있거나 큰 비용이 든다. 그런데 연구팀이 순수한 식염을 촉매로 사용해서 독성 부산물을 방지할 수 있다는 것을 밝혀냈다.

랍나와즈는 "소금이 영향을 미칠 것이라고 예상했지만 효과에 놀랐다"라고 말하며 다른 값비싼 촉매보다 뛰어난 소금의 잠재력을 높게 평가했다. 더구나 폴리올레핀은 플라스틱 폐기물의 60%를 차지하고 있어 이번 연구가 더 주목받고 있다.

이번 열분해에서 주로 생산된 액체 오일은 디젤 연료에서 발견되는 것과 유사한 탄화수소 분자를 포함하고 있다. 랍나와즈는 얻은 기름을 물로 간단히 씻으면 소금을 회수할 수 있다고 말했다. 즉 폐플라스틱뿐 아니라 촉매로 사용된 소금도 재활용이 가능하다는 것이다.

또한 연구팀은 현재 재활용되지 않는 식품 포장용 금속화 플라스틱 필름의 열분해에도 식염이 도움이 된다는 것을 알아냈다. 식용 소금은 백금 기반 촉매보다 성능이 더 뛰어난 것은 아니었지만 상대적으로 가격면에서 경쟁력이 우수했다.

연구팀은 아직 식염 촉매 열분해로 얻은 가스 생성물을 완전히 특성화하지 못했다. 그러나 랍나와즈와 그의 동료들은 접근법을 개선해서 액체 생성물이 연료로 연소되는 것보다 더 가치 있는 화학 물질을 포함하도록 할 수 있다고 믿는다.

예비 경제 분석에 따르면 연구팀은 상업용 열분해 반응기가 소금을 추가하는 것만으로도 수익을 세 배로 늘릴 수 있을 것으로 예상했다.