폴리에틸렌 폐기물로 나일론 원료 후보 제조…독일 연구진, 아직 실험실 단계

독일 라이프니츠촉매연구소(LIKAT) 연구진이 폐폴리에틸렌을 나일론 원료의 전구체가 될 수 있는 다이카복실산으로 바꾸는 실험 결과를 6일 발표했다. 다만 원하는 길이의 물질만 분리해 대량 생산한 단계는 아니다.

연구소 발표에 따르면 연구진은 희석한 질산과 과산화수소를 써서 폴리에틸렌을 최대 섭씨 120도에서 반응시켰다. 별도의 촉매를 투입하지 않는 방식이다. 이는 연구진이 밝힌 시험관 규모의 실험 조건으로, 실제 폐플라스틱 처리 시설의 운전 조건이나 경제성을 입증한 수치는 아니다.

목표 물질은 탄소 원자 6개…현재 생성물은 4~10개

연구진이 목표로 삼은 것은 탄소 원자가 6개 이어진 다이카복실산이다. 나일론을 비롯한 폴리아마이드 제조에 사용할 수 있는 원료 후보지만 현재 실험에서 얻은 생성물은 탄소 원자 4~10개의 사슬이 섞인 상태다. 원하는 성분만 얼마나 얻고 나머지를 어떻게 분리할지는 앞으로 풀어야 할 문제다.

연구소는 온도를 올리는 방식과 반응 시간이 생성물의 구성에 영향을 준다고 설명했다. 연구진은 반응 경로를 분석하고 생성물의 선택성을 높인 뒤 파일럿 설비 규모로 발전시키겠다는 계획이다. 해당 결과를 담은 학술지 논문도 아직 준비 중이라고 밝혔다.

기존 산화 재활용 연구와는 다른 조건

폴리에틸렌을 산화해 다이카복실산을 얻는 접근 자체가 처음 나온 것은 아니다. 네덜란드 위트레흐트대의 토마스 얀 스막이 3월 공개한 박사학위논문은 구리와 바나듐 염을 이용한 별도의 산화 경로를 다뤘다. 이 연구는 물질 전환의 가능성을 보여주지만 독일 연구진의 촉매 없는 공정이나 수율을 독립적으로 검증한 것은 아니다.

따라서 이번 발표를 ‘폐비닐에서 나일론을 양산했다’고 해석할 수 없다. LIKAT 발표에는 목표 성분의 최종 수율, 혼합 폐기물에서의 성능, 공정 전반의 에너지·배출 평가가 제시되지 않았다. 환경상 이점과 상업 생산 가능성은 후속 실험과 공개 논문으로 확인해야 한다.

출처: https://idw-online.de/en/news880363

독립 참고: https://research-portal.uu.nl/en/publications/oxidative-chemical-recycling-of-polyethylene/

대표 이미지: AI 생성 이미지 / 데이마크