중국 연구팀이 물 샘플에서 최대 99.8%의 미세플라스틱 입자를 흡수할 수 있는 스펀지를 개발했다. 이 스펀지는 면섬유와 오징어 뼈를 이루는 키틴(chitin) 바이오폴리머를 결합해 만들어졌다.

우한대학교와 광시대학교의 연구진은 면에서 얻은 셀룰로오스 섬유와 오징어 골격을 구성하는 강한 바이오폴리머 키틴을 결합해 이 섬유질 폼을 제작했다.

물을 통해 실험한 결과, 스펀지는 98%에서 99.8%의 미세플라스틱을 제거했으며, 연구진은 이 소재가 저렴하고 제작 과정이 단순해 대규모로 활용될 가능성이 크다고 보고 있다.

미세플라스틱 제거를 위한 "실질적인 기술은 거의 없다"

셀룰로오스와 키틴은 자연에서 풍부하게 존재하는 분자로, 이미 폐수의 오염물질 제거에 자주 활용되고 있다.

연구진은 이 두 분자를 결합해 미세플라스틱 제거에서 전례 없는 효율성을 제공하는 방법을 개발했다. 미세플라스틱은 환경에 침투해 생태계와 인간 건강에 심각한 위험을 초래하는 작은 플라스틱 입자다.

"지구는 미세플라스틱으로부터 큰 위협을 받고 있으며, 수생 생태계는 미세플라스틱이 다른 오염물질과 결합하거나 다양한 생물에 의해 섭취될 수 있는 편리한 장소를 제공하기 때문에 가장 먼저 피해를 입습니다."라고 연구진은 사이언스 어드밴시스(Science Advances) 저널에 발표한 논문에서 밝혔다.

"현재 미세플라스틱, 특히 10마이크로미터 이하의 작은 입자를 효율적이고 광범위하게 제거할 수 있는 실질적인 기술은 거의 없습니다."

셀룰로오스와 키틴은 분자 수준에서 결합되어 "Ct-Cel 바이오매스 폼"을 형성했으며, 생산 과정은 쉽게 구할 수 있는 장비로 완료되었다.

연구진은 이러한 간단한 공정과 더불어 재료의 낮은 비용, 독성이 없고 생체 적합성이 뛰어난 특성이 결합되어 이 폼이 다른 해결책들이 실험실 밖에서 실용화되지 못했던 문제를 피할 수 있을 것이라고 설명했다.

"이전 연구들은 일반적으로 복잡한 제작 절차나 고가의 원료를 필요로 했으며, 미세플라스틱의 대규모 정화를 위해 필요한 투자 비용은 감당하기 어려울 수 있습니다."라고 연구진은 밝혔다.

바이오매스 스펀지, 간단하고 저렴하게 제작 가능

바이오매스 스펀지를 제작하기 위해 연구진은 셀룰로오스와 키틴을 분자 수준에서 결합해 교차 결합된 섬유질 네트워크를 형성했다.

먼저 키틴 플레이크를 1% 아세트산 용액에 담근 후, 산업용 식품, 제약, 화장품 생산에서 흔히 사용되는 고속 균질기로 혼합했다. 한편, 면섬유는 두유 제조기를 사용해 셀룰로오스 용액으로 변환한 뒤, 두 물질을 혼합해 몰드에 부은 후 냉동시켰다.

연구진은 실험실 환경과 4곳의 실제 환경(농업 관개용수, 호수, 정체수, 해안수)에서 스펀지를 테스트했다.

테스트 결과, 초기 사용에서 스펀지는 미세플라스틱의 98~99.8%를 제거했으며, 5회 재사용 후에도 약 95%의 미세플라스틱을 제거하며 높은 효율성을 유지하는 것으로 나타났다.

연구진은 스펀지가 여러 메커니즘을 통해 작동한다는 점을 관찰했다. 미세플라스틱을 물리적으로 차단하고, 정전기적으로 끌어당기며, 키틴, 셀룰로오스, 플라스틱 분자 간 상호작용을 유도하는 방식이다.

추가 테스트를 거친 뒤, 이 스펀지는 바다와 강뿐만 아니라 공장 폐수를 처리하거나 가정용 세탁기와 식기세척기의 필터로 사용되어 미세플라스틱이 자연으로 유입되는 것을 처음부터 차단하는 데 활용될 가능성이 있다고 연구진은 전망했다.

현재 미세플라스틱은 인간의 뇌, 혈액, 소화계에서 발견되었으며, 세포 손상과 호르몬 활동에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 또한, 다른 종과 생태계에도 심각한 영향을 미친다.

미세플라스틱 문제를 해결하려는 또 다른 최근 혁신은 타이어 콜렉티브(Tyre Collective)가 개발한 장치다. 이 장치는 자동차 타이어 마모로 발생하는 미세플라스틱을 포집하며, 이는 세계에서 가장 큰 미세플라스틱 오염원 중 하나로 꼽힌다.

상단 사진: Shutterstock의 New Africa 제공

원문 : https://www.dezeen.com/2024/12/18/squid-bone-sponge-microplastics-university-wuhan-technology/​​​

Originally published by Dezeen.