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[기후 변화] 플라스틱 폐기물은 우리의 강과 바다를 막히게 하고 이제 막 주목하기 시작한 환경 피해를 오래 지속시키고 있다. 그러나 생물학적 및 화학적 과정을 결합한 새로운 접근 방식은 재활용 과정을 크게 단순화할 수 있다. 과학자들은 박테리아를 엔지니어링하여 플라스틱 폐기물을 가치 있는 화학 물질로 재활용한다.

https://singularityhub.com/2022/10/17/scientists-created-a-process-that-uses-chemistry-and-biology-to-turn-plastic-waste-into-valuable-chemicals/

JM Kim | 기사입력 2022/10/19 [00:00]

[기후 변화] 플라스틱 폐기물은 우리의 강과 바다를 막히게 하고 이제 막 주목하기 시작한 환경 피해를 오래 지속시키고 있다. 그러나 생물학적 및 화학적 과정을 결합한 새로운 접근 방식은 재활용 과정을 크게 단순화할 수 있다. 과학자들은 박테리아를 엔지니어링하여 플라스틱 폐기물을 가치 있는 화학 물질로 재활용한다.

https://singularityhub.com/2022/10/17/scientists-created-a-process-that-uses-chemistry-and-biology-to-turn-plastic-waste-into-valuable-chemicals/

JM Kim | 입력 : 2022/10/19 [00:00]

우리가 사용하는 플라스틱의 대부분은 재활용이 가능함을 나타내는 기호를 표시하고 있으며 전 세계 당국에서 재활용을 강조하고 있지만 실제로는 말처럼 쉽지 않다. 대부분의 재활용 프로세스는 단일 유형의 플라스틱에만 적용되지만 폐기물 흐름은 분리하기 어렵고 비용이 많이 들 수 있는 복잡한 혼합물로 구성된다.

 

게다가, 대부분의 현재 화학 물질 재활용 공정은 스스로 재활용할 수 없는 훨씬 더 나쁜 품질의 최종 제품을 생산한다.

 

그러나 유전적으로 변형된 박테리아가 그것들을 하나의 가치 있는 최종 제품으로 전환하기 전에 혼합된 플라스틱 폐기물을 더 단순한 화합물로 분해하기 위해 화학 공정을 사용하는 새로운 접근 방식은 플라스틱 위기에 대한 유망한 새로운 해결책을 제시할 수 있다.

 

Science의 최근 논문에 요약된 이 새로운 하이브리드 기술은 다양한 종류의 플라스틱 혼합물이 촉매의 도움을 받아 산화되어 분해되어 유용한 화학 물질 배열로 전환될 수 있다는 이전 연구를 기반으로 한다.

 

문제는 결과로 나오는 화학 물질의 분류가 이를 분리하고 정제하기 위해 복잡한 분리 공정을 필요로 하므로 접근 방식이 현실적으로 불가능하다는 것이다. 그러나 이 공정에 의해 생성된 "산소화물"은 매력적인 품질을 가지고 있다. 대부분의 화학 재활용 공정의 제품보다 물에 훨씬 더 잘 녹는다.

 

이것은 생물에 의해 흡수되기가 훨씬 쉽고 생물학적 과정을 사용하여 더 정제할 가능성을 열어준다는 것을 의미한다. 이를 이용하여 연구원들은 유전적으로 토양 박테리아의 종을 조작하여 이러한 화학 물질 혼합물을 흡수하고 이를 사용하여 "생물학적 깔때기"로 알려진 단일 최종 제품을 생산한다.

 

그들의 실험에서 이 그룹은 다양한 성능 향상 폴리머의 전구체인 b-케토아디페이트를 생산할 수 있는 두 가지 균주와 다양한 의료 응용 분야에서 사용되는 바이오플라스틱 계열인 폴리하이드록시알카노에이트를 생산하는 균주를 만들었다.

 

하이브리드 접근 방식을 테스트했을 때 연구자들은 첫 번째 산화 단계에서 폴리스티렌, 폴리에틸렌, PET의 혼합물을 5.5시간 후에 60% 효율로 벤조산과 테레프탈산으로, 20% 효율로 디카르복실산으로 전환할 수 있음을 발견했다.

 

그런 다음 그들은 혼합물에서 금속 촉매를 회수하여 맞춤형 박테리아에 공급했다일부 화학 물질은 박테리아가 성장하는 데 도움을 주기 위해 소비되고 나머지는 원하는 최종 제품으로 전환된다. 전반적으로 그들은 플라스틱 혼합물을 57%의 효율로 b-케토아디페이트로 전환할 수 있었다.

 

연구원들이 고안한 접근 방식은 프로토타입에 불과하지만 이를 확장하고 범위를 넓힐 수 있는 몇 가지 유망한 방법이 이미 있다. 그들은 세 가지 플라스틱에 대해서만 기술을 테스트했지만 폴리프로필렌과 폴리염화비닐로 쉽게 확장할 수 있었다.

 

다른 곳에서 이미 사용 중인 연속 반응기 시스템은 산소 전달을 개선하고 공정이 완료되기 전에 품질이 저하되지 않도록 최종 제품을 지속적으로 제거하는 데 도움이 될 수 있다. 게다가, 다양한 최종 제품을 생산하기 위해 다른 박테리아 균주를 조작하는 것이 가능해야 한다.

 

접근 방식의 경제성에 대한 완전한 분석이 여전히 수행되어야 하지만 이러한 종류의 하이브리드 재활용 프로세스는 우리가 매일 버리는 플라스틱의 복잡한 혼합물을 처리하는 데 상당한 가능성을 가지고 있다. 진정한 순환 플라스틱 경제는 결국 그리 멀지 않은 것일 수 있다.

 

이미지: 댄 루이스/Unsplash

 

 
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