#51. 플라스틱을 재활용해 연료를 만들 수 있을까?

1. 폐플라스틱 분해를 통해서 연료를 얻을 수는 없을까?

 

  결론은 폐플라스틱 분해를 통해 연료를 얻을 수 있습니다. 이러한 기술을 "플라스틱 분해 연료" 또는 "플라스틱 폐기물로부터의 연료 생산" 기술이라고 부르며, 일반적으로 열분해나 촉매제를 사용하여 폐플라스틱을 가열하거나 처리하여 유류를 생성합니다.

 

  이러한 기술은 폐플라스틱을 자원화하여 에너지를 생산하는 것으로, 재활용이 어려운 플라스틱 폐기물을 유용한 자원으로 전환하는 방법 중 하나입니다. 폐플라스틱을 분해하여 생산되는 연료는 가솔린, 디젤 연료, 난방용 연료 등 다양한 용도로 활용될 수 있습니다.

 

  하지만, 이러한 기술은 여전히 개발 단계에 있으며, 기술적인 한계와 환경적인 문제 등이 존재합니다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 보다 효율적이고 환경친화적인 기술 개발이 필요합니다.

(경향신문)

 

2. 폐플라스틱을 분해하고 유용한 화학물질을 생산하는 화학적 방법은?

 

1) 광분해(Photodegradation): 

 

폐플라스틱을 자외선 또는 가시광선과 같은 광선에 노출하여 화학적으로 분해시키는 방법입니다. 광분해(Photodegradation)는 폐플라스틱을 자외선 또는 가시광선과 같은 광선에 노출하여 화학적으로 분해시키는 방법입니다. 이 방법의 장단점은 다음과 같습니다. 폐플라스틱 광분해는 자외선(UV) 또는 가시광선에 의해 분해되는 과정으로, 이 때에도 다양한 화학물질이 생성될 수 있습니다.

 

일반적으로, 광분해로 인해 생성되는 화학물질은 미세플라스틱보다는 더 작은 분자 크기를 가지며, 대표적으로 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOCs)이 있습니다. VOCs는 탄화수소, 알케인, 알케인, 알데하이드, 케톤 등 다양한 화합물로 구성되어 있으며, 이들 화합물은 대기 중 오염물질로 분류되고 있습니다.

 

또한, 광분해로 인해 폴리스티렌(PS)과 폴리프로필렌(PP) 등의 플라스틱은 모노머로 분해될 수 있습니다. 이 때 생성되는 모노머는 해당 플라스틱의 종류에 따라 다르며, 환경오염에 대한 영향도 다를 수 있습니다.

 

하지만, 광분해의 경우에는 폴리에틸렌(PE)과 같은 일부 플라스틱 종류는 분해가 어려울 수 있으며, 분해 후에도 미세플라스틱의 형태로 남아있을 수 있습니다.

 

따라서, 폐플라스틱 광분해도 일부 화학물질이 발생할 수 있으며, 이들 화합물이 대기오염 등에 영향을 미칠 수 있으므로 적절한 처리가 필요합니다.

 

- 다음음 플라스틱 광분해의 장단점입니다. 

(장점)

 

가. 비교적 저렴하고 간단한 기술로 폐플라스틱을 분해할 수 있습니다.

 

나. 에너지 소비가 적고 환경 오염을 최소화할 수 있습니다.

 

다. 다른 기술들과는 달리 추가적인 화학물질이나 촉매제를 사용하지 않아도 됩니다.

 

라. 광분해된 폐플라스틱에서 생성된 화학물질은 자연적으로 분해되기 쉽습니다.

 

(단점)

 

가. 광분해를 위해서는 자외선 또는 가시광선과 같은 광선을 사용해야 하므로 기술적인 제약이 많습니다.

 

나. 광선의 파장과 강도, 폐플라스틱의 종류와 농도 등에 따라 분해 효율이 크게 변동될 수 있습니다.

 

다. 광분해를 위한 광원 장치를 설치하고 운영하는데에는 추가적인 비용과 에너지 소비가 필요합니다.

 

라. 일부 플라스틱 폐기물은 광분해에 적합하지 않을 수 있습니다.

 

생활속 플라스틱

2)열 분해(Pyrolysis): 폐플라스틱을 고온(약 400-500도)에서 산화되지 않는 상태로 분해시키는 방법입니다.

 

  플라스틱 열분해는 고온에서 폐플라스틱을 분해하는 기술입니다. 일반적으로, 폐플라스틱을 고온으로 가열하여 분자 내의 결합을 끊어내어 작은 분자로 분해시키는 과정을 거칩니다. 이를 통해 분해된 작은 분자들은 연료 등으로 재활용될 수 있습니다.

 

  플라스틱 열분해는 화학적으로 안정된 플라스틱을 분해할 수 있는 장점이 있습니다. 또한, 폐플라스틱 처리 과정에서 발생하는 온실가스 배출량을 줄일 수 있어 환경에 대한 부담을 줄일 수 있습니다. 하지만, 고온 처리에 대한 에너지 소비가 크다는 단점이 있습니다. 또한, 고온 처리 시 발생하는 연기 등의 대기 오염물질 배출 문제도 존재합니다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 고온 처리 기술을 개선하고, 대기 오염물질 배출을 줄일 수 있는 방안을 마련해야 합니다.

 

  고온에서 열분해를 통해 플라스틱을 분해할 때, 다양한 화학물질이 발생할 수 있습니다. 이는 분해되는 플라스틱의 종류에 따라 다르며, 분해 조건에 따라서도 다양한 화학물질이 생성될 수 있습니다.

 

   일반적으로, 플라스틱은 탄소, 수소, 산소, 질소 등의 원소로 이루어져 있으며, 고온에서 열분해를 하면 이러한 원소들이 분해되어 화학물질이 생성됩니다. 예를 들어, 폴리에틸렌(PE)은 탄소와 수소로 이루어져 있으며, 고온에서 열분해를 하면 탄화수소 가스와 일부 탄소가 생성됩니다.

 

  이외에도, 폴리스티렌(PS)이 분해될 때는 스티렌 모노머, 톨루엔, 스티렌올리골머, 스티렌폴리머 등이 발생할 수 있으며, 폴리프로필렌(PP)이 분해될 때는 프로펜 가스와 일부 탄소가 생성될 수 있습니다.

 

  따라서, 플라스틱의 종류와 분해 조건에 따라서 생성되는 화학물질은 다양하며, 이러한 화학물질이 환경오염을 초래할 수 있으므로, 적절한 처리 방법이 필요합니다.

 

 

3) 촉매제 이용(Catalytic Depolymerization): 

 

  폐플라스틱을 촉매제와 함께 가열하여 분해시키는 방법입니다. 폐플라스틱 처리에서 촉매제 사용은 효과적인 방법 중 하나입니다. 촉매제는 반응속도를 높여 화학반응을 촉진시키는 물질로, 폐플라스틱의 열분해 과정에서 촉매제를 이용하면 더 높은 분해율과 더 적은 에너지 소비를 가능하게 합니다.

 

  예를 들어, 폐플라스틱을 촉매와 함께 열분해할 때, 촉매를 사용하면 분해온 기체 중 일부가 촉매에 의해 다시 열을 방출하면서 반응속도를 높여줍니다. 이를 통해 더 높은 분해율을 얻을 수 있으며, 동시에 더 적은 열을 소비할 수 있어 경제적인 효과도 얻을 수 있습니다.

 

  또한, 촉매제를 이용하면 폐플라스틱을 열분해할 때 생성되는 화학물질의 종류와 양을 조절할 수 있습니다. 이를 통해 일부 유해한 화학물질의 생성을 최소화하고, 보다 안전한 처리를 할 수 있습니다.

 

  하지만, 촉매제를 사용하면 촉매의 성질에 따라 폐기물 처리 과정에서 발생하는 화학물질의 종류와 양이 달라질 수 있습니다. 따라서 촉매제 사용 시 적절한 선택과 처리 방법이 필요합니다. 또한, 촉매제의 추가는 처리 과정을 더 복잡하게 만들 수 있으므로, 경제성과 효율성을 고려하여 적절한 사용이 필요합니다.

 

 

4)가수분해(Hydrolysis): 폐플라스틱을 물과 같은 용매로 처리하여 분해시키는 방법입니다.

 

  가수분해는 폐플라스틱을 미생물의 작용에 의해 분해하는 기술입니다. 일반적으로, 가수분해 공정에서는 폐플라스틱을 물과 함께 반응기 내에 넣고, 이를 적정한 온도와 기압 등의 조건에서 미생물이 성장할 수 있도록 유지합니다. 이러한 조건에서 미생물은 폐플라스틱을 대사하여 이산화탄소와 물, 미량의 생물학적 물질 등으로 분해시킵니다.

 

  가수분해는 환경 친화적인 기술로서, 대규모 폐플라스틱 처리 시스템으로 활용될 수 있습니다. 또한, 폐플라스틱이 미생물의 작용에 의해 자연적으로 분해되므로, 다른 처리 기술에 비해 에너지 소비량이 적습니다. 하지만, 가수분해는 처리 시간이 오래 걸린다는 단점이 있습니다. 또한, 미생물이 분해하는 과정에서 발생하는 악취와 미생물이 다른 곳으로 이동하는 문제도 있습니다. 따라서, 가수분해를 활용할 때는 이러한 문제를 해결할 수 있는 기술적, 경제적, 환경적 등의 요인을 고려하여야 합니다.

3. 세라믹을 이용해 플라스틱을 분해할 수 있어?

  세라믹을 이용한 플라스틱 분해 기술도 개발 중에 있으나, 현재까지는 상용화되지 않은 상태입니다.

 

  세라믹은 고온으로 가열하면 매우 단단하고 내구성이 높은 물질로 변합니다. 일부 세라믹은 고온에서 플라스틱과 상호작용하여 플라스틱을 분해할 수 있는 능력을 가지고 있습니다.

 

  이러한 세라믹 기술을 이용하여 플라스틱을 분해하는 방법에는, 폐플라스틱을 세라믹 반응기 내부로 투입하고, 고온에서 열분해 반응을 일으켜 플라스틱을 분해하는 방식이 있습니다.

 

  하지만, 이 기술은 아직 상용화되지 않았으며, 분해과정에서 발생하는 폐기물과 이에 따른 환경오염 문제, 높은 에너지 소비와 비용 등의 문제점이 존재합니다. 따라서, 세라믹을 이용한 플라스틱 분해 기술을 보다 개선하고 발전시켜, 실용적인 기술로 발전시키는 것이 필요합니다.

 

 

세라믹을 이용한 플라스틱 분해 기술을 적용할 때, 일부 폐기물이 발생할 수 있습니다.

 

  첫째로, 분해된 플라스틱의 작은 조각이 발생할 수 있습니다. 이 작은 조각들은 자연환경에 노출되면 미세플라스틱으로 분해되어 환경오염을 초래할 수 있으므로, 이를 적절하게 처리해주어야 합니다.

 

  둘째로, 세라믹 반응기 내부에서 플라스틱 분해과정에서 발생하는 가스, 액체, 고체 폐기물이 발생할 수 있습니다. 이들은 환경오염의 원인이 될 수 있으므로, 적절한 방법으로 처리해주어야 합니다.

 

  세라믹 기술을 이용한 플라스틱 분해는 아직 실험 단계이며, 이러한 문제들을 극복하면서 기술을 개선하고 발전시켜야 합니다. 이를 통해 실용적인 대규모 생산이 가능해질 때, 플라스틱 폐기물 문제를 해결하는 데 도움이 될 것입니다.

 

감사합니다.