일부 플라스틱 빨대는 다른 빨대보다 더 빨리 분해됩니다.

빨대는 해안가에서 발견되는 가장 흔한 플라스틱 폐기물 중 하나입니다. 점점 더 많은 플라스틱 제품이 생산, 소비 및 폐기됨에 따라 과학자와 제조업체는 동일하게 작동하고 환경에 지속적인 플라스틱 오염에 기여하지 않는 대체 재료를 개발하고 있습니다.

그러나 모든 플라스틱이 동일하게 만들어지는 것은 아닙니다. 제조업체마다 폴리락트산(PLA), 폴리프로필렌(PP)과 같은 기본 폴리머와 화학 첨가제의 제형이 다릅니다. 이는 서로 다른 플라스틱 제제가 환경에서 다르게 행동하고 바다에서 서로 다른 속도로 분해된다는 것을 의미합니다. 소비재에 널리 사용되는 목재 펄프에서 추출한 중합체인 셀룰로오스 디아세테이트(CDA)와 같이 석유 유래 제품에서 벗어나는 새로운 물질이 시장에 나와 있으며 WHOI(Woods Hole Oceanographic Institution) 과학자들은 ‘빨대가 바다에서 얼마나 오래 지속되나요?’라는 해결되지 않은 질문에 답하기 위해 다양한 플라스틱 제품의 환경 수명을 정량화하기 위해 노력해 왔습니다.

에 발표된 새로운 논문에서 ACS 지속 가능한 화학 및 엔지니어링, WHOI 과학자 Collin Ward, Bryan James, Chris Reddy 및 Yanchen Sun은 다양한 유형의 플라스틱과 종이 빨대를 정면으로 대결하여 해안 바다에서 가장 빠르게 분해되는 것이 무엇인지 확인합니다. 그들은 자금을 제공하고, 공동저자로 기여하고, 연구에 자료를 제공한 바이오플라스틱 제조 회사인 Eastman의 과학자들과 파트너십을 맺었습니다.

Ward는 “우리는 플라스틱이 바다에 얼마나 오래 지속되는지에 대한 확실한 이해가 부족하기 때문에 이러한 물질이 얼마나 빨리 분해되는지 측정하는 방법을 설계해 왔습니다”라고 말했습니다. “이 경우 실제로 상당히 빨리 분해되는 일부 바이오플라스틱 빨대가 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 이는 좋은 소식입니다.”

그들의 접근 방식은 매사추세츠 주 마서스 빈야드 사운드(Martha’s Vineyard Sound)에서 지속적으로 흐르는 바닷물 탱크에 8가지 유형의 빨대를 매달아 두는 것이었습니다. 이 방법은 또한 자연 해양 환경을 모방하기 위해 온도, 빛 노출 및 기타 환경 변수를 제어했습니다. 모든 빨대에 대해 16주 동안 분해 징후를 모니터링하고 빨대에서 자라는 미생물 군집을 특성화했습니다.

James는 “내 관심은 플라스틱의 운명, 지속성 및 독성을 이해하고 그 정보를 사용하여 사람과 지구에 더 나은 차세대 재료를 설계할 수 있는 방법을 이해하는 것이었습니다.”라고 말했습니다. “우리는 환경 시스템 연구실의 탱크에 육지의 해양 환경을 가져올 수 있는 독특한 능력을 가지고 있습니다. 이는 천연 바닷물을 사용하여 매우 통제된 환경을 제공합니다.”

그들은 CDA, 폴리하이드록시알카노에이트(PHA), 종이, PLA, PP로 만든 빨대를 테스트했습니다. 빨대가 탱크에 잠긴 지 몇 주 만에 CDA, PHA 및 종이 빨대가 최대 50%까지 분해되어 해안 바다에서 환경 수명이 10~20개월이 될 것으로 예상됩니다. PLA 및 PP 빨대는 측정 가능한 분해 징후를 보이지 않았습니다.

그런 다음 과학자들은 CDA로 만든 두 개의 빨대를 비교했습니다. 하나는 고체이고 다른 하나는 폼이며 둘 다 Eastman에서 제공했습니다. 발포 CDA로 만든 빨대는 표면적을 늘리면 분해가 가속화되는지 확인하기 위한 프로토타입이었습니다. 그들은 폼 빨대의 분해 속도가 고체 빨대보다 184% 더 빠르며, 그 결과 종이 빨대보다 예상 환경 수명이 더 짧다는 사실을 발견했습니다.

James는 “이 폼 빨대의 독특한 측면은 종이 빨대보다 예상 수명이 짧을 수 있지만 플라스틱이나 바이오플라스틱 빨대의 특성을 그대로 유지한다는 점입니다.”라고 James는 말했습니다. 이는 기존 플라스틱 빨대의 유망한 대안이 될 것입니다. 저자에 따르면 바다에서 빠르게 분해되지만 물에 젖어 사용자 경험을 떨어뜨리는 종이 빨대와 비교됩니다.

“이 연구는 빨대 재료를 선택할 때 정보에 입각한 투명한 데이터를 제공함으로써 빨대 제조업체에게 엄청난 가치가 있을 수 있습니다. 더욱이 이는 CDA 기반 빨대가 지속적인 플라스틱 오염을 가중시키지 않을 것이라는 확신을 제공하는 동시에 빨대 제조업체의 Eastman의 기업 혁신 담당 부사장인 Jeff Carbeck은 “해양 생물에 대한 위험을 줄이는 지속 가능한 제품을 제공하겠다는 약속”이라고 말했습니다.

과학은 기존의 플라스틱 소재에서 벗어나는 것을 지지합니다. 플라스틱 오염은 인간과 생태계에 해를 끼치며, 플라스틱 산업은 기후 변화에 큰 영향을 미치며 수명주기 전반에 걸쳐 전체 온실가스 배출량의 약 4~5%를 차지합니다. 지난 50년 동안 전 세계 해양 및 해양 먹이 사슬에 플라스틱 폐기물이 널리 퍼져 있기 때문에 지속 가능하게 공급되는 새로운 물질을 식별하고 선형 경제에서 순환 경제로의 전환에 기여하며 부수적으로 누출되는 경우 분해하는 것이 중요합니다. 환경.

“일부 사람들은 플라스틱에서 벗어나려고 노력하지만 현실은 플라스틱이 여기에 남아 있다는 것입니다. 우리는 이러한 재료가 소비자에 의해 사용될 것이라는 사실을 받아들이려고 노력하고 있으며 그런 다음 기업과 협력하여 영향을 최소화할 수 있습니다. 그 중 환경에 누출되면 “라고 Ward는 말했습니다.

Carbeck은 “우리는 CDA 기반 제품의 해양 분해를 테스트하고 검증하고 이해하는 것이 중요하다는 것을 알고 있지만 필요한 자원이 부족했습니다.”라고 말했습니다. “WHOI가 전문 지식과 시설을 보유하고 있다는 사실을 알고 우리는 이 문제를 해결하기 위해 공동 노력을 기울였습니다. 이 파트너십은 공유 목표를 발전시키고 긍정적인 영향을 미치는 산학 협력의 힘을 보여줍니다.”

연구팀은 또한 분해된 빨대의 미생물 군집이 각 빨대 재료마다 고유하다는 사실도 발견했습니다. 그러나 분해되지 않는 두 빨대의 미생물 군집은 화학적 구조가 크게 다름에도 불구하고 동일했습니다. 이는 토종 미생물이 생분해성 빨대를 분해하는 반면, 생분해되지 않는 빨대는 바다에 남아 있을 가능성이 높다는 추가 증거를 제공했습니다.

Ward는 “플라스틱 오염이 해양 건강에 미치는 영향에 대한 우리의 이해는 정말 불확실하며, 이 중 많은 부분이 이러한 물질의 장기적인 운명을 알지 못하는 것으로 귀결됩니다”라고 말했습니다. 그와 나머지 연구팀은 업계가 다음 방향으로 나아갈 방향을 제시하기 위해 플라스틱 재료의 분해성을 계속해서 측정할 계획입니다.

Ward는 “분석 시설에 대한 접근, 자체 사일로에서 작업할 경우 얻을 수 없는 재료에 대한 지식 및 접근을 포함하여 재료 제조업체와 협력하면 얻을 수 있는 많은 이점이 있습니다”라고 말했습니다. “우리는 환경 파괴와 궁극적으로는 지구의 이익을 위해 제품을 최적화하려고 노력하고 있습니다.”

주요 시사점

• 모든 플라스틱이 동일하게 생성되는 것은 아니며 일부 플라스틱은 다른 플라스틱보다 바다에서 더 오래 지속됩니다. WHOI 과학자들은 해양에서 가장 짧은 수명과 가장 긴 수명을 확인하기 위해 다양한 플라스틱 제품의 환경 수명을 정량화하기 위해 수년 동안 노력해 왔습니다. 바다에 어떤 플라스틱이 남아 있는지 확인하기 위해 팀은 자연 해양 환경을 재현하는 대형 탱크에서 다양한 제품을 테스트합니다. 그들은 해변 청소에서 발견되는 가장 널리 퍼진 플라스틱 폐기물 형태 중 하나인 빨대를 마시는 것에 먼저 초점을 맞췄습니다.
• 저자들은 셀룰로오스 디아세테이트(CDA), 폴리하이드록시알카노에이트(PHA) 및 종이로 만든 빨대가 16주 만에 최대 50%까지 분해된다는 사실을 발견했습니다. 그들은 모두 물질을 분해하는 데 도움이 되는 독특한 미생물 군집을 가지고 있었습니다.
• 발포 CDA로 제작된 Eastman의 프로토타입 빨대는 고체보다 더 빨리 분해되었습니다. 즉, 빨대의 표면적을 변경하면 분해 과정이 가속화될 수 있습니다.
• 과학은 지속성 플라스틱에서 벗어나는 것을 지지합니다. 따라서 신소재가 환경으로 누출되면 분해되어 바다를 더 이상 오염시키지 않는 것이 더욱 중요해졌습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/01/240130133557.htm