바이오인

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 19-31
새로운 바이오플라스틱 소재 개발

◇ 미국 오하이오 주립대학 연구팀은 기존 플라스틱을 대체할 수 있는 새로운 바이오플라스틱 소재를 개발. 바이오플라스틱인 PHBV와 천연고무를 혼합하여 우수한 내구성으로 식품 포장재 및 건축 자재 등 다양한 분야로의 활용이 가능할 것으로 기대

▸주요 출처 : ScienceDaily, Potential for Earth-friendly plastic replacement : New biodegradable 'plastic' is tough, flexible, 2019.4.9. Technology Networks, Potential for Earth-friendly Plastic Replacement, 2019.4.10

■ 석유 기반 플라스틱을 대체할 수 있는 바이오플라스틱과 천연고무(PHBV/Natural Rubber)를 혼합한 새로운 친환경 플라스틱 소재 개발

 ○ 현재 플라스틱 제품의 약 90%는 석유를 기반으로 생산되고 있으며, 이는 생분해성이 없어 광범위한 산업분야에서 주요 환경문제로 대두
  - 석유 의존도를 낮추고 환경오염을 줄이며 글로벌 지속가능성 향상을 위해 재생 가능한 자원을 통한 생분해성 고분자 개발이 필요
  - 기존 플라스틱을 생분해성 플라스틱으로 대체하려면 플라스틱의 특성인 내구성, 가공성, 기계적 강도, 경제성 등을 충족해야 하나,
  - 지금까지 개발된 재생 가능한 소재들은 가공성 및 경제성 한계로 활용이 제한적이며, 특히 식품을 포장하기에는 너무 쉽게 부서져 내구성에 문제 

 ○ 미국 오하이오 주립대학(Ohio State University) 식품과학기술부 Yael Vodovotz 교수 연구팀은 바이오플라스틱인 PHBV와 천연고무(NR, natural rubber)를 새로운 방식으로 혼합하여 원래 PHBV 보다 내구성 좋은 신소재를 개발
  - 이번 연구에서는 유기과산화물(organic peroxide) 및 첨가제인 TMPTA (trimethylolpropane triacrylate)와 함께 식물 기반 열가소성 수지인 PHBV를 고무에 녹이는 방법을 사용
  - 연구팀은 이번에 개발된 새로운 소재는 원래 PHBV 보다 75% 강하고 100% 유연성이 뛰어나 기존 플라스틱처럼 활용할 수 있다고 주장하며 과학자들은 현재까지 해당 분야의 가장 성공적인 성과로 평가
    ※ 연구결과는 Polymers지에 ‘Synergistic Mechanisms Underlie the Peroxide and Coagent Improvement of Natural-Rubber-Toughened Poly(3-hydroxybutyrate -co-3-hydroxyvalerate) Mechanical Performance(2019.3.26.)‘ 라는 제목으로 발표
  - Vodovotz 교수는 “강도를 크게 잃지 않으면서 유연성을 높이는 것이 신선식품에서 냉동식품에 이르기까지 모든 제품을 포장하는데 사용되는 플라스틱 필름에 있어서 가장 중요하다”고 말함
    ※ 다른 연구팀에서도 고무와 PHBV를 결합시키는 시도가 있었으나 PHBV의 강도가 80% 정도 감소하여 가공, 선적, 상가 및 가정에서의 취급, 특히 냉동 및 전자레인지 사용과 같은 식품 포장의 모든 요구사항을 견디기에는 너무 약했음

< 새로운 바이오플라스틱(PHBV/NR blends)과 원래 PHBV와의 비교 >

   출처 : ScienceDaily, Potential for Earth-friendly plastic replacement : New biodegradable 'plastic' is tough, flexible, 2019.4.9.

■ 이번 연구결과는 포장용기 외 건축자재, 자동차 부품 등 활용 가능성이 높으며, 친환경 제품을 추구하는 기업의 요구에 부응할 것으로 기대

 ○ 바이오플라스틱은 식품 포장재 외에도 식기, 도마와 같은 식품 관련 응용 분야에서 사용될 수 있으며,
  - 다른 분야와의 협력을 통해 건축 자재, 식품 서비스 분야 작업자를 위한 장갑, 자동차 및 비행기 부품 개발 등 다양한 분야에서 활용 가능