과학자들이 플라스틱 폐기물을 귀중한 토양 첨가제로 변환

University of California - Riverside 작성2023년 1월 13일

최근 연구에서는 플라스틱 폐기물을 질량 g당 약 400평방미터의 넓은 표면적을 갖는 다공성 형태의 숯으로 전환하는 방법을 자세히 설명했습니다. 이 숯은 탄소를 포집하고 토양 수분 보유 및 농경지의 통기를 개선하는 동시에 자연적으로 분해되는 토양을 비옥하게 하는 잠재력을 가지고 있습니다. 이 방법은 플라스틱 폐기물 문제를 해결하고 농업을 향상시키는 효과적인 방법이 될 수 있습니다.

캘리포니아 대학교 리버사이드(Riverside) 캠퍼스의 방법은 플라스틱과 옥수수 폐기물에서 유용한 숯을 생성합니다.

캘리포니아 대학교 리버사이드 캠퍼스의 과학자들은 하천과 강을 막고 바다를 오염시키는 매년 생산되는 수억 톤의 플라스틱 폐기물의 용도를 찾는 데 한 걸음 더 다가갔습니다.

최근 연구에서 UCR의 화학 및 환경 공학 조교수인 Kandis Leslie Abdul-Aziz와 그녀의 동료들은 플라스틱 폐기물을 표면적이 약 400제곱미터에 달하는 다공성 형태의 숯 또는 숯으로 변환하는 방법을 자세히 설명했습니다. 질량 1g당 미터.

이러한 숯은 탄소를 포집하고 잠재적으로 토양에 첨가되어 토양 수분 보유 및 농경지의 통기를 개선할 수 있습니다. 또한 자연적으로 분해되면서 토양을 비옥하게 할 수도 있습니다. 그러나 Abdul-Aziz는 농업에서 그러한 숯의 유용성을 입증하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다고 경고했습니다.

플라스틱을 숯으로 만드는 공정은 UC Riverside의 Marlan and Rosemary Bourns 공과대학에서 개발되었습니다. 여기에는 두 가지 일반적인 유형의 플라스틱 중 하나를 옥수수 찌꺼기(남은 줄기, 잎, 껍질, 속대)와 혼합하는 작업이 포함되었습니다. 그런 다음 혼합물은 열수 탄화로 알려진 과정인 고도로 압축된 뜨거운 물로 조리되었습니다.

The highly porous char was produced using polystyrenePolystyrene was discovered by accident in 1839 by Eduard Simon, an apothecary from Berlin, Germany. As one of the most widely used plastics in the world, polystyrene is used for bottles, containers, packaging, disposable cutlery, packing peanuts, and more. It can be solid or foamed (Styrofoam is a brand name of closed-cell extruded polystyrene foam)." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">스티로폼 포장에 사용되는 플라스틱인 폴리스티렌, 물병과 음료수병을 만드는 데 일반적으로 사용되는 재료인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등 많은 제품이 있습니다.

캘리포니아주 리버사이드 페어마운트 공원의 개울 바닥에 있는 플라스틱 쓰레기. 출처: David Danelski/UCR의 사진

이 연구는 옥수수대만 사용하여 식수에서 오염물질을 걸러내는 데 사용되는 활성탄을 만드는 초기의 성공적인 노력을 따랐습니다. 이전 연구에서 수산화칼륨으로 활성화된 옥수수대만으로 만든 숯은 시험수 샘플에서 오염물질인 바닐린의 98%를 흡수할 수 있었습니다.

후속 연구에서 Abdul-Aziz와 그녀의 동료들은 옥수수대와 플라스틱을 혼합하여 만든 활성탄도 효과적인 수처리 매체가 될 수 있는지 알고 싶었습니다. 그렇다면 플라스틱 폐기물을 재활용하여 수질 오염을 정화할 수 있습니다. 그러나 혼합물로 만든 활성탄은 테스트 물 샘플에서 바닐린의 약 45%만 흡수하여 물 정화에 효과적이지 않다고 그녀는 말했습니다.

"우리는 재료 표면에 여전히 일부 잔류 플라스틱이 있을 수 있다는 이론을 세웠는데, 이는 표면에서 이러한 (바닐린) 분자 중 일부의 흡수를 방해하고 있습니다."라고 그녀는 말했습니다.

숯 및 활성탄 제조 공정. 크레딧: UCR

그럼에도 불구하고, 플라스틱과 식물 바이오매스 폐기물을 결합하여 다공성이 높은 숯을 만드는 능력은 "숯과 활성탄을 생산하기 위한 플라스틱과 옥수수 대의 공동 열분해의 시너지 및 길항 효과"라는 논문에 자세히 설명된 것처럼 중요한 발견입니다. ACS Omega 저널에 게재되었습니다. 주 저자는 전직 UCR 박사 과정 학생이자 현재 Harvey Mudd College의 강사인 Mark Gale입니다. UCR 학부생 Peter Nguyen이 공동 저자이고 Abdul-Aziz가 교신 저자입니다.