녹색 환경: 세균 분해가 가능한 초강력 친환경 플라스틱은 신소재의 상업적 잠재력이다

수십억 톤의 플라스틱 쓰레기가 우리 지구에 가득 차 있다.그것들은 대부분 육지에 쌓여 바다에 가라앉거나 미세한 입자, 즉 미세 플라스틱으로 분해되어 공기와 물을 오염시키고 식물과 인간과 동물의 혈액에 스며든다.플라스틱이 가져오는 위협은 매년 심해지고 있다. 왜냐하면 그것들은 대량의 분자로 구성되어 있기 때문이다. 이 분자들은 중합물이라고 불리며 항생분해성을 가지고 있다.현재, 생분해성 플라스틱은 전체 플라스틱 생산량의 5분의 1도 차지하지 않으며, 그것들을 분해하는 데 필요한 과정은 여전히 상대적으로 번거롭다.　

ACS Nano에 발표 된 연구에서 위츠만 과학 연구소 분자 화학 및 재료 과학과의 Angelica Niazov-Elkan 박사,Haim Weissman 박사와 BorisRybtchinski 교수는 박테리아를 사용하여 쉽게 분해 할 수있는 새로운 복합 플라스틱을 만들었습니다.이 신소재는 생분해가 가능한 중합체와 생체물질의 결정체를 결합함으로써 생겨난 것으로 가격이 싸고 제조가 쉬우며 매우 견고하다는 세 가지 장점이 있다.이 연구에 참여한 사람은 죽은 사람도 있다Eyal Shimoni 박사, XiaoMeng Sui 박사, Yishay Feldman 박사, H. Daniel Wagner 교수.

현재 많은 업계에서 복합 플라스틱을 적극적으로 채택하고 있는데, 이 플라스틱은 두 가지 또는 여러 종류의 순수 재료로 조합되어 가볍고 강도가 높은 각종 유익한 특성을 가지고 있다.이 플라스틱은 이제 항공기, 자동차, 자전거에 이르기까지 다양한 산업 제품의 핵심 부품을 만드는 데 사용됩니다.

위즈만 연구진은 산업 수요와 환경 친화적인 복합 플라스틱을 만들기 위해 성능이 개선될 수 있는 일반적이고 저렴한 원자재에 집중하기로 했다.그들은 카제인 분자 (매우 견고한 나노 결정체를 형성할 수 있는 보편적으로 존재하는 아미노산) 가 생분해성 복합 플라스틱의 유효 성분으로 사용될 수 있다는 것을 발견했다.카제인이 몇 가지 중합물과 어떻게 결합하는지 연구한 후, 그들은 약물과 화장품을 만드는 데 널리 사용되는 하이드록시 에틸 섬유소, 섬유소 파생물을 선택했다.

히드록시 에틸 섬유소 자체는 쉽게 분해되는 약한 재료이다.이를 카제인과 결합하기 위해 두 가지 재료를 끓는 물에 섞는다.그것들이 냉각되고 건조될 때, 매우 견고한 복합 플라스틱이 형성되는데, 이 나노 결정체는 히드록시 에틸렌 섬유소에 자라 결합하는 섬유 모양의 타이로신 나노 결정체로 만들어진다.새로운 플라스틱의 강도를 밝히는 실험에서 0.04밀리미터 두께의 재료 막대는 6킬로그램의 부하를 견딜 수 있다.

또한 이 팀은 이 신소재가 산업적으로 더 유용하게 사용할 수 있는 다른 몇 가지 독특한 특성이 있다는 것을 발견했다.일반적으로 재료가 강화되면 가소성을 잃게 된다.

그러나 이 새로운 복합 플라스틱은 매우 견고하고 핵심 성분인 히드록시 에틸 섬유소보다 더 확장성 (가소성) 이 있습니다.다시말하면 이 두가지 재료를 결합시켜 일종의 협동작용을 산생하였는데 이런 협동작용은 비범한 성능의 출현에서 구현되기에 거대한 공업잠재력을 갖고있다.

섬유소와 카제인 (그 결정체는 여러가지 류형의 하드치즈에서 찾을수 있다.) 은 모두 식용할수 있기에 이런 생분해성복합플라스틱은 사실상 식용할수 있다.얘도 맛있어요?우리는 실험실에서의 생산 과정이 식품에 위생적이지 않기 때문에 연구자들이 아직 시도하지 않았다는 것을 알기 위해 기다려야 할 것이다.

　　Rybtchinski 요약:"우리가 시작한 후속 연구는이 신소재의 상업적 잠재력을 향상시킬 수 있습니다. 왜냐하면 우리는 물에서 끓는 대신 산업에서 더 흔히 볼 수 있는 용해로 대체했기 때문입니다.이것은 생물학적 분해가 가능한 중합물을 액체로 변할 때까지 가열한 다음 카제인이나 다른 적합한 재료에 섞어야 한다는 것을 의미합니다.이 과정에서의 과학적, 기술적 도전을 극복할 수 있다면 산업 규모로 이 새로운 복합 플라스틱을 생산할 가능성을 모색할 수 있을 것"이라고 말했다.