바이오플라스틱의 진실

2017년 12월 14일

컬럼비아대학교 지구연구소 르네 조(Renee Cho)

바이오플라스틱은 종종 친환경적이라고 선전되지만, 과연 그 과대광고에 부응할 수 있을까요?

1950년대 이후 세계는 90억 톤이 넘는 플라스틱을 생산했습니다. 그 중 1억 6,500만 톤이 우리 바다를 오염시켰으며, 매년 거의 900만 톤이 바다로 유입됩니다. 플라스틱의 약 9%만이 재활용되기 때문에 나머지 대부분은 환경을 오염시키거나 매립지에 버려지며, 독성 화학물질을 땅에 침출시키면서 분해되는 데 최대 500년이 걸릴 수 있습니다.

전통적인 플라스틱은 석유 기반의 원료로 만들어집니다. 어떤 사람들은 20% 이상의 재생 가능한 재료로 만들어진 바이오플라스틱이 플라스틱 오염에 대한 해결책이 될 수 있다고 말합니다. 바이오플라스틱의 자주 인용되는 장점은 화석 연료 자원의 사용 감소, 탄소 배출량 감소, 분해 속도 향상입니다. 또한 바이오플라스틱은 독성이 덜하고 기존 플라스틱에서 흔히 발견되는 호르몬 교란물질인 비스페놀 A(BPA)를 함유하지 않습니다.

컬럼비아대학교 지구환경공학과에서 바이오플라스틱을 연구하고 있는 Kartik Chandran 교수는 전통적인 플라스틱에 비해 "바이오플라스틱은 상당한 개선이 이루어졌다"고 믿습니다.

그러나 바이오플라스틱은 아직 우리의 플라스틱 문제에 대한 만병통치약이 아닌 것으로 밝혀졌습니다.

바이오플라스틱에 관해 이야기할 때 종종 혼동이 있기 때문에 먼저 몇 가지 용어를 명확히 하겠습니다.

바이오플라스틱은 현재 포장재, 용기, 빨대, 가방, 병과 같은 일회용 품목과 일회용이 아닌 카펫, 플라스틱 배관, 휴대폰 케이스, 3D 프린팅, 자동차 단열재, 의료용 임플란트에 사용되고 있습니다. 세계 바이오플라스틱 시장은 올해 170억 달러 규모에서 2022년 440억 달러 규모로 성장할 것으로 예상된다.

바이오플라스틱에는 크게 두 가지 유형이 있습니다.

PLA(폴리유산)은 일반적으로 옥수수 전분, 카사바 또는 사탕수수의 설탕으로 만들어집니다. 생분해성이고 탄소 중립적이며 먹을 수 있습니다. 옥수수를 플라스틱으로 만들기 위해 옥수수 알갱이를 이산화황과 뜨거운 물에 담그면 그 성분이 전분, 단백질, 섬유질로 분해됩니다. 그런 다음 커널을 분쇄하고 옥수수 기름을 전분에서 분리합니다. 전분은 화석 연료의 플라스틱에 있는 탄소 사슬과 유사한 탄소 분자의 긴 사슬로 구성됩니다. 일부 구연산이 혼합되어 플라스틱의 구성 요소인 장쇄 폴리머(반복되는 작은 단위로 구성된 큰 분자)를 형성합니다. PLA는 폴리에틸렌(플라스틱 필름, 포장 및 병에 사용), 폴리스티렌(스티로폼 및 플라스틱 수저류) 또는 폴리프로필렌(포장, 자동차 부품, 직물)처럼 보이고 작동할 수 있습니다. 미네소타에 본사를 둔 NatureWorks는 Ingeo라는 브랜드로 PLA를 생산하는 최대 회사 중 하나입니다.

PHA(폴리하이드록시알카노에이트)는 유기 물질로부터 플라스틱을 생산하는 미생물(때때로 유전자 조작)에 의해 만들어집니다. 미생물에는 질소, 산소, 인과 같은 영양분이 부족하지만 탄소 함량은 높습니다. 그들은 탄소 매장량으로 PHA를 생산하며, 성장하고 번식하는 데 필요한 다른 영양소가 더 많아질 때까지 과립에 저장합니다. 그런 다음 기업은 기존 플라스틱과 유사한 화학 구조를 가진 미생물로 만든 PHA를 수확할 수 있습니다. PHA는 생분해성이고 살아있는 조직에 해를 끼치지 않기 때문에 봉합사, 슬링, 뼈판 및 피부 대체재와 같은 의료 응용 분야에 자주 사용됩니다. 일회용 식품 포장에도 사용됩니다.

바이오플라스틱은 일반적으로 기존 플라스틱보다 환경친화적인 것으로 간주되지만, 피츠버그 대학의 2010년 연구에서는 재료의 수명주기를 고려할 때 반드시 그런 것은 아니라는 사실을 발견했습니다.

이 연구에서는 7가지 기존 플라스틱, 4가지 바이오 플라스틱, 화석 연료와 재생 가능 자원으로 만들어진 1가지 플라스틱을 비교했습니다. 연구진은 바이오플라스틱 생산으로 인해 농작물 재배에 사용되는 비료와 살충제, 유기 물질을 플라스틱으로 전환하는 데 필요한 화학 공정으로 인해 더 많은 양의 오염 물질이 발생한다고 판단했습니다. 또한 바이오플라스틱은 기존 플라스틱보다 오존층 파괴에 더 많은 기여를 했으며 광범위한 토지 이용이 필요했습니다. 하이브리드 플라스틱인 B-PET는 생태계에 대한 독성 영향 가능성이 가장 높고 발암 물질도 가장 많은 것으로 밝혀졌으며, 농업과 화학 처리의 부정적인 영향을 결합했기 때문에 수명 주기 분석에서 최악의 점수를 받았습니다.