[비건뉴스=최유리 기자] 전 세계가 플라스틱 폐기물 문제를 해결하기 위해 노력하고 있는 가운데 최근 미국의 연구팀이 플라스틱 폐기물을 전자 부품으로 새활용하는 방안을 마련해 눈길을 끈다.

최근 국제 학술지 ‘잭스 골드 (JACS Au)’에 발표된 미국 델라웨어 대학교와 아르곤국립연구소의 공동 연구에 따르면 이들은 스티로폼을 고부가가치 전도성 폴리머로 전환하는 화학 반응을 개발했다.

연구는 델라웨어 대학교의 재료과학 및 공학과의 로르 카이저 조교수의 주도로 이뤄졌으며 아리곤국립연구소의 데이비드 카판팀은 폴리스티렌의 설폰화를 통해 고가 전도성 폴리머인 PEDOT를 생산할 가능성을 탐구했다.

수소 원자를 설폰산으로 대체하는 공정인 설폰화는 염료, 약물, 이온 교환 수지와 같은 다양한 제품을 만들 수 있는데 연구자들은 ‘하드’와 ‘소프트’ 설폰화 방법 사이의 중간 지점을 찾는 것을 목표로 폴리머의 무결성을 보존하기 위해 몇 달 동안 세심한 실험을 이어나갔다.

켈시 카웃수코우스(Kelsey Koutsoukos) 델라웨어 대학교 박사과정생은 “우리는 다양한 유기 용매와 설폰화제의 다양한 몰 비율을 검토하고, 다양한 온도와 시간을 평가해 높은 수준의 설폰화를 달성하는 데 가장 적합한 조건을 파악했다”라고 설명했다.

이후 연구진은 다양한 유기 용매와 조건을 테스트해 설폰화 공정을 최적화했고, 결국 최소한의 부산물 형성으로 높은 폴리머 품질을 유지하는 방법을 식별했다. 이 혁신적인 접근 방식은 스티로폼을 재활용할 뿐만 아니라 높은 효율성과 최소한의 폐기물로 새활용돼 더욱 의미가 깊다.

연구자들은 폐기물에서 얻은 PEDOT를 상업적으로 이용 가능한 대안과 성공적으로 비교해 비슷한 성능을 발견했다. 유기 전자 트랜지스터와 태양 전지라는 두 가지 장치에서 테스트를 진행했고 결과적으로 성능은 비슷했으며, 이는 폴리스티렌 폐기물을 고가 전자 재료로 전환하는 데 있어 우리의 방법이 친환경적인 방안으로 나타났다.

연구진은 이번 발견을 통해 태양 전지 및 유기 트랜지스터와 같은 고급 전자 응용 분야에서 업사이클 플라스틱을 사용할 수 있는 새로운 길이 열렸다고 밝혔다. 특히 이번 연구가 중요한 이유는 전자 응용 분야를 넘어 확장될 수 있기 때문으로 연료 전지 및 정수 시스템을 포함한 확장된 응용 분야의 잠재력도 탐구되고 있다.

로르 카이저 조교수는 “전자 장치 커뮤니티의 경우, 가장 중요한 요점은 쓰레기에서 상업적으로 구매한 것만큼 성능이 좋은 전자 재료를 만들 수 있는 것”이라면서 “전통적인 고분자 과학자들에게 설폰화의 효율적이고 정확한 제어는 다양한 커뮤니티와 응용 분야에 관심을 가지게끔 할 것이다”라고 전했다.

이어 그들의 연구가 폐기물을 부가가치가 있는 재료로 전환함으로써 글로벌 지속 가능성 노력에 크게 기여할 수 있다고 밝혔다. 카이저 조교수는 “우리 연구는 업사이클링 및 재활용 과제를 해결하는 또 다른 사례를 제공한다”라고 덧붙였다.