환경보호론자들은 '독성' 플라스틱에 초점을 맞춥니다

클레어 골즈베리 | 2021년 3월 29일

몇 년 전, 미네소타 대학교(UMN)는 "매우 높은 리그닌 함량과 유사한 수준의 전시를 특징으로 하는 차세대 리그닌 플라스틱인 고강도 리그닌 기반 플라스틱(20140254, Dr. Simo Sarkanen)에 대한 미국 특허를 취득했습니다. 또는 심지어 더 우수한 - 기존 PMMA(폴리메틸메타크릴레이트) 및 폴리스티렌(PS)에 비해 특성이 뛰어납니다. 이 혁신적인 고분자 재료는 최소 80%의 리그닌을 함유하고 있으며 주로 메틸화 또는 비메틸화 리그닌 설포네이트로 구성되어 있습니다."라고 UMN은 말했습니다.

당시 리그닌 기반 플라스틱은 만족스러운 기계적 성질이 부족했고, 이전 공정에서는 리그닌 함량이 35~40% 이상으로 상당한 분해를 보여 혼입할 수 있는 리그닌의 양이 제한되어 있었습니다. 리그닌 함량이 높은 플라스틱 및 고분자 재료는 85~100% 리그닌 함량을 사용하는 제제에서 유망한 인장 강도를 나타냈습니다.

그 당시 플라스틱은 현재의 리그닌 기반 폴리머보다 더 강했을 뿐만 아니라, 리그닌을 부산물로 생산하고 연료 가치 때문에 종종 태워버리는 바이오 정제 및 펄프 산업에 가치를 더했습니다. UMN은 이 기술이 "리그닌이나 신재생 플라스틱 형태로 상당한 상업적 가치를 실현할 수 있는 경로를 제공한다"고 밝혔습니다.

2018년 UMN의 천연자원 연구소(NRRI)는 고가치 재생 바이오플라스틱으로서의 리그닌의 잠재력을 발휘하기 위해 미국 농무부로부터 NRRI의 목재 제품 및 바이오경제 이니셔티브에 300만 달러의 보조금을 지원한다고 발표했습니다. 목표는 인기 있는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)을 대체할 수 있는 플라스틱을 만들기 위해 나무의 세포벽 화합물(셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌)을 분리하는 특허 공정을 개발하는 것이었습니다. 리그닌은 파운드당 약 1.20달러의 가치가 있는 ABL(아크릴로니트릴-부타디엔-리그닌) 수지로 변환되며 ABS와 직접 경쟁하게 됩니다.

NRRI는 연구소가 미네소타의 빠르게 성장하는 잡종 포플러 나무 종에서 복합 사이딩 제품 개발을 시작할 것이라고 주장했습니다. 3년 이내에 그 특성을 입증할 만큼 충분한 양의 리그닌 기반 수지를 확보할 계획이었습니다. 그런 다음 자동차 시장 등으로 사업을 확장할 계획이었습니다.

화석 기반 플라스틱의 기계적 강도를 갖춘 생분해성 플라스틱을 만들고자 하는 욕구에 힘입어 목재로 플라스틱을 만드는 것이 이제 트렌드가 되었습니다. 매주 저는 기업들이 플라스틱 대신 목재 기반 및 식물 기반 대체재로 전환하고 있다는 보도 자료를 더 많이 받습니다. 지난주 핀란드의 산림 부문을 홍보하는 뉴스 기관인 Forest.fi에서 스티로폼과 버블랩을 목재 기반 제품으로 대체하는 프로젝트에 관한 뉴스 항목이 나왔습니다. "이 프로젝트는 자연 현상을 모방하는 분야인 생체 모방학을 기반으로 합니다"라고 Aalto University의 보도 자료에서 Mikko Alava 교수가 말했습니다. "우리는 AI를 사용해 강도, 유연성, 내열성 등 목재와 유사한 특성을 지닌 폼을 개발합니다."

연구원들은 충격 및 내열성 폼으로 가공되어 플라스틱 대신 사용할 수 있는 리그닌, 목재 섬유 및 라포나이트(나노점토)의 혼합물인 폼의 특성을 최적화하기 위해 노력하고 있습니다. 뉴스 기사에서 설명된 리그닌은 "목재 섬유를 서로 묶는 화합물입니다. 건조된 폼으로서 단단하고 방수성이 있으며 심지어 전기도 전도합니다."

연구원에 따르면 이와 동일한 방법은 "당근 가루, 월귤나무, 크랜베리 ​​또는 비트 뿌리로 거품을 만드는 데 사용될 수 있으며 감자 칩과 유사한 칩으로 추가 가공될 수 있습니다"라고 연구원 Juha Kivisto는 말했습니다.

PulPac, PA Consulting 및 Seismic Solutions는 최근 이들 회사가 일회용 플라스틱을 새로운 "지속 가능하고 저렴한 건식 성형 섬유 기술"로 대체하기 위해 힘을 합쳤다고 발표했습니다. PulPac은 "셀룰로오스(목재 펄프) 성형 기술을 개척하여 고객이 전 세계적으로 일회용 플라스틱을 지속 가능하고 비용 경쟁력 있는 대안으로 대체할 수 있도록 했습니다."