녹색 환경보호: 신형 재활용 플라스틱은 바닷물에서 안전하게 분해되어 미세 플라스틱 입자가 생기지 않는다

신형 플라스틱의 예술 효과도.플라스틱은 바닷물 밖에서 볼 수 있는 교련염교에 구조와 강도를 부여한다.바닷물 (그리고 토양에서는 그려지지 않음) 에서 중염 처리는 염교를 파괴하고 미세 플라스틱의 형성을 막아 플라스틱을 생분해 가능한 플라스틱으로 만든다.자료 출처: 이화학연구소

이화학연구소 신흥물질과학센터 (CEMS) 의 회전무삼이 이끄는 연구원들은 내구성과 친환경성을 겸비한 획기적인 플라스틱을 창조했다.이 혁신적인 소재는 기존 플라스틱과 마찬가지로 견고할 뿐만 아니라 생분해가 가능하며 바닷물에서 분해되는 독특한 능력을 가지고 있다.이 플라스틱은 중요한 환경 문제를 해결함으로써 해양과 토양에 축적되어 결국 먹이 사슬에 들어가는 미세 플라스틱 오염을 크게 줄일 수 있습니다.연구팀의 연구 성과는 오늘 (11월 22일) 사이언스지에 발표되었다.

수년 동안 사람들은 전통적인 플라스틱이 생분해되지 않고 환경에 유해하기 때문에 전통적인 플라스틱의 지속 가능한 대체품을 개발하기 위해 노력해 왔습니다.비록 이미 일부 생물분해와 회수가능한 선택이 있었지만 하나의 중대한 도전은 여전히 존재하고있다. 그중 많은 재료들은 물에 용해되지 않아 해양환경에서 분해될수 없다.이러한 제한으로 인해 미세 플라스틱 (5 미만)밀리미터의 작은 조각 - 해양 생태계에서 지속되어 수생 생물을 해치고 인간을 포함한 먹이 사슬에 진입합니다.

그들의 새로운 연구에서 Aida와 그의 팀은 초분자 플라스틱을 중점적으로 사용하여 이 문제를 해결했습니다. 초분자 플라스틱은 가역 상호작용을 통해 구조를 함께 고정시키는 중합체입니다.이 신형 플라스틱은 두 종류의 이온 단량체를 조합하여 만든 것으로, 그것들은 교련 염교를 형성하여 강도와 유연성을 제공할 수 있다.최초의 테스트에서 그 중 하나는 육편린산나트륨이라는 흔한 식품 첨가제이고, 다른 하나는 몇 가지 구니딘 이온 단체 중 어느 하나이다.이 두 가지 모두 세균에 의해 대사되어 플라스틱이 성분으로 용해된 후의 생물 분해성을 확보할 수 있다.

에이다는"초분자 플라스틱 중키의 가역성은 그것을 취약하고 불안정하게 만드는 것으로 여겨져 왔는데, 우리의 신소재는 정반대다.신소재에서 염교 구조는 전해질 (예: 바닷물의 전해질) 에 노출되지 않는 한 되돌릴 수 없다.관건적인 발견은 어떻게 이런 선택적 불가역교련을 산생할것인가 하는것이다.»

새로운 플라스틱을 만드는 관건은 탈염이다.다시 탈염하면 상호작용을 회복하고 플라스틱을 용해시킬 수 있다.자료 출처: 이화학연구소

기름과 물을 섞는 것과 마찬가지로 두 가지 단일체를 물에 섞은 후 연구진은 두 가지 분리된 액체를 관찰했다.한 종류의 액체는 끈적끈적하고 중요한 구조의 교련 염교를 함유하고 있으며, 다른 한 종류의 액체는 물을 함유하고 있으며, 염이온을 함유하고 있다.예를 들어 육편린산나트륨과 알킬구니딘 황산염을 사용할 때 황산나트륨 소금은 함수층으로 배출된다.마지막 플라스틱, 즉 알킬 SP₂는 끈적끈적한 액층의 잔류물을 건조시켜 만든다.

사실이 증명하다싶이"탈염"은 관건적인 한걸음이다.탈염하지 않으면 건조된 재료가 아삭아삭한 결정으로 변해 사용할 수 없다.플라스틱을 소금물에 넣고 다시 탈염하면 상호작용이 역전돼 플라스틱의 구조가 몇 시간 안에 불안정해진다.따라서 연구진은 특정 조건에서도 용해될 수 있는 견고하고 내구성이 강한 플라스틱을 만든 뒤 이 플라스틱의 품질을 테스트했다.

이 새로운 플라스틱은 독성이 없고 불에 잘 타지 않습니다. 즉, 이산화탄소를 배출하지 않으며 다른 열가소성 플라스틱과 마찬가지로 120 ° C 이상의 온도에서 다시 모양을 만들 수 있습니다.연구팀은 서로 다른 유형의 황산구니딘을 테스트하여 경도와 스트레칭 강도가 각각 다른 플라스틱을 제조할 수 있었는데, 그 경도와 스트레칭 강도는 모두 전통적인 플라스틱에 필적하거나 우월했다.이는 신형 플라스틱이 필요에 따라 맞춤형으로 제작될 수 있다는 것을 의미합니다.경질 스크래치 방지 플라스틱, 고무 실리콘 형태의 플라스틱, 강한 하중 플라스틱 또는 낮은 스트레칭 유연성 플라스틱은 모두 가능하다.연구진은 또 구아니딘 단량체와 교련염교를 이루는 다당류를 이용해 해양 분해 플라스틱을 만들었다.이러한 플라스틱은 3D 프린팅 및 의료 또는 건강 관련 응용 프로그램에 사용될 수 있습니다.

마지막으로 연구원들은 이 신형 플라스틱의 재활용성과 생분해성에 대해 연구를 진행했다.최초의 신형 플라스틱을 소금물에 녹인 후, 그들은 91% 의 육편인산염과 82% 를 회수할 수 있다구아니딘 가루, 이것은 재활용이 간단하고 효율적임을 나타냅니다.토양에서 신형 플라스틱 박편은 10일 안에 완전히 분해되어 토양에 비료와 비슷한 인과 질소를 제공한다.

에이다는"이 신소재가 있으면 견고하고 안정적이며 재활용이 가능하며 다양한 기능을 가지고 있으며 중요한 것은 미세 플라스틱을 생성하지 않는 새로운 플라스틱 패밀리를 만들 수 있다"고 말했다.