포도나무 가지로 플라스틱 대체 분해성 소재 개발 가능성

• South Dakota State University 연구진이 포도나무 가지에서 셀룰로오스를 추출, 기존 플라스틱보다 강하며 짧은 시간 내에 분해되는 플라스틱 유사 필름 개발에 성공함
• 기존 플라스틱은 재생 불가 및 미세플라스틱 발생으로 환경 오염과 인체 건강 문제 유발
• 농업 부산물을 셀룰로오스 소재로 활용하면 새로운 친환경 가치 창출 및 플라스틱 대체 효과 기대 가능
• 포도나무 가지 소재의 필름은 투명도가 높으며, 토양에서 17일 이내에 완전히 분해되어 잔류 독성이 없음
• 이 연구는 생분해성 포장재 상용화 및 순환형 바이오경제 실현에 실질적 기여 가능성 제시함

연구 배경과 플라스틱 폐기물 문제

• 현재 대부분의 포장재는 일회용 플라스틱으로, 원유 등 비재생 자원을 원료로 사용하며, 자연 분해에는 수백 년이 소요됨
• 플라스틱의 9%만이 재활용되고, 나머지는 환경에 남아 Great Pacific Garbage Patch와 같은 거대 쓰레기 집적지 형성에 기여함
• 플라스틱이 환경 중에서 미세 단위인 마이크로플라스틱 및 나노플라스틱으로 분해되어 인간과 동물에게 흡입 또는 섭취됨
• 미세플라스틱의 장기적인 인체 건강 영향에 대해서는 아직 연구가 부족한 상황임

Srinivas Janaswamy 교수의 친환경 플라스틱 대체재 연구

• South Dakota State University Dairy and Food Science 학과 Srinivas Janaswamy 부교수는 농업 부산물에서 가치창출 제품 개발을 연구 중임
• 목표는 플라스틱 오염 위기에 대응하는 친환경 대체재 개발임
• 미국에서는 플라스틱 쇼핑백이 주요 플라스틱 폐기물로, 대부분이 1회 사용 후 환경에 노출됨
• Janaswamy 교수의 궁극적인 목표는 환경에서 분해 가능한 플라스틱 유사 백의 개발임

핵심 소재: 셀룰로오스

• 셀룰로오스는 식물 세포벽에 풍부하게 존재하는 가장 풍부한 유기 고분자임
• 강한 수소결합과 포도당 사슬로 인해 구조적 강성 및 내구성을 제공함
• 인간은 이미 옷감(면), 목재 등 다방면에서 셀룰로오스 활용 이력을 가지고 있음

다양한 농업 부산물에서 셀룰로오스 추출

• Janaswamy 교수는 아보카도 껍질, 대두 껍질, 알팔파, 스위치그래스, 커피박, 옥수수 속대, 바나나 껍질 등 다양한 원료에서 셀룰로오스를 추출함
• 추출한 셀룰로오스를 활용해 플라스틱과 유사한 필름 개발 시도, 제품마다 투명성·강도·특성이 상이함
• 이러한 생분해성 필름들은 포장재 등 다양한 응용 분야에 활용 가능성이 제시됨

포도나무 가지와 새로운 협력

• 포도 전문가 Anne Fennell 교수가 포도나무 가지의 풍부한 셀룰로오스 함량과 활용 잠재력에 주목, Janaswamy 교수팀과 협력 추진
• 가지는 매년 전정 후 다량 발생하며, 기존에는 갈아 땅에 뿌리거나 태우는 등 저부가처리됨
• 겨울 전정 가지는 수분 함량이 낮고 셀룰로오스 밀도가 높아 플라스틱 대체 소재로 적합함

포도나무 가지 유래 필름의 특성 및 기대 효과

• 셀룰로오스를 추출하여 개발한 포도나무 가지 기반 필름은 투명하고 강하며, 토양 환경에서 17일 이내 완전 분해됨
• 기존 플라스틱 백보다 인장강도가 더 높음이 테스트에서 확인됨
• 소비자가 내용물을 쉽게 확인할 수 있어 식품포장재로의 응용에 높은 잠재력 보임
• 연구진은 SDSU 포도밭에서 가지를 수확, 건조·분쇄·추출 과정을 거쳐 필름을 제작함

지속가능성과 순환형 바이오경제 기여

• 사용 후 버려지던 포도나무 전정 가지를 셀룰로오스 자원으로 재활용함으로써, 농업 폐기물의 효율적 관리와 플라스틱 오염 문제 동시 해결 기대됨
• 에코 프렌들리 필름 개발은 순환형 바이오경제 활성화 및 환경 보호에 현실적 접근법을 제공함
• 연구 자금은 미국 농무부, 국립과학재단에서 지원함

결론

• 포도나무 가지 기반 생분해성 필름은 기존 플라스틱 대체 및 환경 문제 해소를 위한 유력 소재로 떠오름
• 빠른 분해성, 높은 강도, 식품포장 접목 가능성 등 상용화와 실효성 측면에서 높은 기대를 받고 있음