생분해성 플라스틱은 플라스틱 오염 문제 해결에 도움이 되는 것으로 늘 여겨져 왔지만, 오늘날 대부분의 '퇴비화 가능한' 비닐봉지는 폴리유산(PLA)으로 구성되어 있으며, 주로 폴리유산(PLA)으로 구성되어 있어 쌓는 과정에서 발생하지 않습니다. 재활용 가능한 플라스틱은 심각하게 오염되어 있습니다.
이전에 버클리 소재 캘리포니아 대학의 재료 과학 및 공학 교수인 Xu Ting과 그의 연구팀은 독성 유기인 화학 물질을 분해할 수 있는 효소를 발견했습니다. 그들은 또한 무작위 헤테로폴리머(Random Heteropolymer) 또는 RHP라고 불리는 분자를 설계했습니다. 이 분자는 효소를 감싸고 있어 효소의 자연적인 인성을 제한하지 않고 부드럽게 결합하여 효소가 분해되지 않도록 보호합니다. RHP는 4가지 유형의 단량체 하위 단위로 구성되며, 각 하위 단위는 특정 효소 표면의 화학 그룹과 상호 작용하는 화학적 특성을 가지고 있습니다. 이는 자외선에 의해 분해되며 플라스틱 중량의 1% 미만의 농도로 존재합니다.
이번 연구에서도 연구팀은 비슷한 기술을 사용했다. 플라스틱을 만들 때 그들은 수십억 개의 나노-규모 식용 폴리에스테르 효소를 RHP로 감싼 다음 이를 플라스틱 수지 구슬에 삽입했습니다.
연구에 따르면 RHP-캡슐화된 효소는 플라스틱의 특성을 변화시키지 않는 것으로 나타났습니다. 이 효소는 열과 물에 노출되면 고분자 코팅 물질을 제거하고 플라스틱 고분자를 분해합니다. 플라스틱은 섭씨 170도 정도의 온도에서 녹여 일반 폴리에스테르 플라스틱 섬유처럼 압출할 수 있다. PLA의 경우, 효소는 이를 젖산으로 환원시켜 퇴비의 토양 미생물에 "공급"할 수 있습니다. 폴리머 포장재도 분해됩니다.
PLA의 경우, 연구진은 PLA를 젖산 분자로 씹을 수 있는 단백질분해효소 K라는 효소를 사용했습니다. 폴리카프로락톤(PCL)의 경우 리파제를 사용했습니다. 이 두 효소는 저렴하고 쉽게 구할 수 있습니다. 플라스틱 분해를 유도하려면 물과 약간의 열만 추가하면 됩니다. 상온에서는 개질된 PLA 섬유의 80%가 일주일 이내에 완전히 분해됩니다. 온도가 높을수록 분해 속도가 빨라집니다. 산업용 퇴비화 조건에서 변형 폴리락트산은 섭씨 50도에서 6일 이내에 분해됩니다. 또 다른 폴리에스터 플라스틱인 PCL은 섭씨 40도의 산업용 퇴비화 조건에서 이틀 이내에 분해됩니다. 이 공정을 통해 만들어진 플라스틱의 최대 98%가 작은 분자로 분해됩니다. 그리고 이 과정을 통해 미세플라스틱 생성을 방지할 수 있습니다. 연구원들은 변성 폴리에스테르가 더 낮은 온도나 단기-습도에서도 분해되지 않을 것이라고 말했습니다. 따뜻한 물에 담그면 분해될 수 있어 집에서 플라스틱을 퇴비화할 수 있습니다.
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