[고든 정의 TECH+] 플라스틱 폐기물로 이산화탄소 배출 줄인다

플라스틱의 가장 큰 장점은 쉽게 썩거나 변질하지 않는다는 것입니다. 하지만 동시에 가장 큰 단점이기도 합니다. 우리가 매일 사용하고 버리는 플라스틱 쓰레기는 자연에서 쉽게 썩어서 사라지지 않을 뿐 아니라 사실 재활용도 어렵습니다. 따라서 많은 과학자가 플라스틱 쓰레기들을 더 유용한 물질로 만들 수 있는 방법을 개발하기 위해 연구 중입니다. 

라이스 대학의 연구팀은 흔한 플라스틱 쓰레기를 플라스틱 이상으로 골치 아픈 문제인 이산화탄소 해결사로 만드는 기술을 개발했습니다. 방법은 의외로 간단합니다. 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌처럼 재활용이 어려운 플라스틱 소재를 열분해 (pyrolysis) 하는 것입니다.

플라스틱 폐기물을 곱게 갈아 파우더 형태로 만든 후 포타슘 아세테이트 (potassium acetate)를 혼합해 45분 정도 섭씨 600도의 고온에서 열분해와 가공 과정을 거치면 작은 플라스틱 입자 내부에 여러 개의 작은 구멍이 생깁니다. 이 구멍의 크기는 0.7-1.4nm 수준으로 이산화탄소 분자 하나가 들어갈 수 있는 수준입니다. 

이 소재를 이용해 이산화탄소 분리 필터를 만든 후 발전소 혹은 공장의 배기가스를 통과시키면 이산화탄소만 걸러낼 수 있습니다. 이산화탄소보다 큰 분자나 먼지 입자는 구멍에 들어가지 못하고 이산화탄소만 선택적으로 들어가기 때문입니다. 이 흡수제는 상온에서 자기 무게의 18%에 해당하는 이산화탄소를 흡수한 후 섭씨 75도까지 가열하면 이산화탄소의 90%를 다시 배출합니다. 따라서 필터는 여러 번 재사용할 수 있습니다. 

배기가스나 공기 중 이산화탄소만 따로 분리해 저장하거나 혹은 다른 용도로 활용하는 탄소 포집 및 저장 (carbon capture and storage, CCS) 기술은 지구 온난화 문제를 해결할 신기술 중 하나이지만, 이산화탄소 분리 비용이 적지 않다는 것이 큰 문제입니다. 

연구팀은 이 기술을 이용해 이산화탄소 분리 포집 비용을 톤당 21달러까지 낮출 수 있다고 보고 있습니다. 현재는 톤당 비용이 80-160달러에 달하기 때문에 만약 실제로 비용을 그만큼 절감할 수 있다면 상당한 이점이 있습니다. 물론 실제로 그만큼 비용을 절감할 수 있다는 점을 증명하는 것이 관건이 될 것입니다. 

골치 아픈 플라스틱 쓰레기를 유용하게 사용하기 위한 연구가 활발한 만큼 가까운 미래에 상당한 진보가 있을 것입니다. 이산화탄소 흡수제 역시 가능한 방법 중 하나로 미래가 기대됩니다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com