폐 PET 플라스틱, 쉽게 재활용한다

[아이뉴스24 정종오 기자] 과학기술정보통신부(장관 유상임)는 경북대(총장 허영우) 김경진 교수(자이엔 대표 겸직)와 CJ제일제당(대표 강신호) 연구팀이 산업 조건에서 PET(polyethylene terephthalate) 플라스틱을 분해하는 바이오촉매(PET depolymerase, PETase)를 개발했다고 3일 발표했다.

대표적 범용 플라스틱인 PET는 페트병뿐 아니라 의류, 안전벨트, 테이크아웃컵, 차량매트 등에 다양하게 사용되는 소재이다. 대부분의 플라스틱은 분리수거 후 라벨제거-분쇄-세척-원료화를 거치는 기계적 재활용을 통해 ‘중간 제품’으로 다시 이용하고 있다.

재활용된 소재의 품질이 떨어져 끝내 소각 또는 매립될 수밖에 없는 구조다.

화학 촉매를 이용해 PET 플라스틱을 열로 녹이거나 용매제로 분해해 원료를 만들어 내는 화학적 재활용이 등장했는데 원료 오염에 따른 한계 때문에 적용 가능 폐기물이 제한돼 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 김경진 교수 연구팀은 자연환경에서 나무가 썩는 과정처럼 바이오 촉매가 분해 반응을 매개하는 생물학적 재활용에 주목했다. PET 플라스틱을 생물학적으로 분해하는 고성능 바이오촉매(효소)를 개발했다.

개발된 바이오촉매는 PET에 선택적으로 반응하고 순수한 반응물을 생성하는 등 플라스틱 분해 과정에서 환경에 미치는 부정적 영향이 거의 없었다. 재활용할 때 소재의 품질도 뛰어났다.

연구팀은 독자적 접근법을 이용해 미생물이 가지는 바이오촉매의 활성 지도(Landscape)를 제안했다. 이를 통해 쿠부(Kubu-P)라고 이름붙인 신규 바이오촉매를 발굴했다.

쿠부의 우수한 잠재력을 바탕으로 효소공학을 이용해 더 강력한 개량 바이오촉매인 쿠부M12(Kubu-PM12)까지 개발하는 데 성공했다. 쿠부M12는 1kg의 PET를 0.58g의 작은 양으로 1시간 이내에 45%, 8시간 만에 90% 이상 분해하는 세계 최고의 성능을 증명했다.

김경진 교수는 “바이오촉매를 통한 생물학적 재활용은 재활용이 되지 않는 오염된 플라스틱까지도 영구적 재활용이 가능하게 하는 획기적 기술”이라며 “이번 연구는 자연이 가진 잠재력을 파악했다는 데 의의가 있고 앞으로 다양한 화학 산업에서 바이오촉매를 응용한 혁신이 일어날 것”이라고 말했다.

연구 성과(논문명 : Landscape profiling of PET depolymerases using a natural sequence cluster framework)는 국제학술지 ‘사이언스(Science)’에 1월 3일자에 실렸다.