PLA, PBAT 등이 주류를 이루는 이유는 무엇일까요? 생활 속에서 가장 흔히 볼 수 있는 생분해성 플라스틱, PLA에 대해 알아보세요.

플라스틱은 처음 등장한 이래로 포장 산업, 일회용품 산업 등 국민경제의 다양한 분야에 널리 사용되어 인간의 생산과 삶에 큰 편리함을 가져다주었습니다. 그러나 엄청난 사용량과 폐기물 양으로 인해 강 오염, 농경지 뿌리덮개 오염, 해양 플라스틱 오염 등 환경 오염이 심화되고 있습니다.

생분해성 플라스틱은 보관 기간 동안 성능이 사용 요구 사항을 충족하고 자연 환경 조건에서 환경에 무해한 물질로 분해될 수 있는 플라스틱을 말하며, 이는 플라스틱 오염 문제를 해결하는 효과적인 방법 중 하나로 간주됩니다.

그 중 PLA, PBS, PBAT는 산업화가 매우 진행된 제품입니다. 다양한 생분해성 플라스틱은 서로 다른 특성을 가지고 있으며, 각각 장단점을 가지고 있습니다. 생분해성 플라스틱에 대한 이해와 이해를 증진하기 위해 본 논문에서는 생산 능력, 종합 성능, 응용 분야 측면에서 위의 생분해성 플라스틱을 포괄적으로 비교합니다.

생산 능력 현황

플라스틱 규제 강화에 따라 생분해성 플라스틱 산업이 매우 활발해지면서 국내 플라스틱 기업들이 생산을 확대하고 있습니다. PLA와 PBS/PBAT 생산능력이 시장 선두에 있다는 것은 분명합니다. 현재 전 세계 PLA 생산능력은 연간 420,000만 톤이며, 건설 중이거나 제안된 생산능력은 3만 톤 이상입니다.

대규모 생산과 계획은 PLA와 PBS/PBAT 소재가 현재 시장에서 가장 인정받는 생분해성 플라스틱이라는 점을 부분적으로 보여줍니다. 또한 PLA의 국내 생산 기술은 상당히 뒤처져 있으며, 특히 프로필렌 에스테르 원료는 사람이 통제하고 있어 중국의 국내 PLA 생산 능력은 일부 외국의 PLA 생산 능력보다 현저히 낮습니다.

PHA, PPC, PGA, PCL 등의 생분해성 플라스틱은 현재 생산능력이 부족하고 앞으로도 생산능력이 증가할 것으로 예상된다. 그 주된 이유는 이러한 생분해성 플라스틱이 아직 산업화의 초보단계에 머물러 있고, 생산기술이 미숙하며, 생산원가가 높아 시장 인지도가 높지 않기 때문이다. 이 단계에서는 PLA, PBS/PBAT 등과 함께 일반 플라스틱을 대체하여 경쟁하고 있지만, 고급 생체의학 소재 분야에서 더 많이 사용되고 있다.

종합적인 성능 비교

폴리에틸렌(PE)은 널리 사용되는 전통 플라스틱이며 생분해성 플라스틱의 주요 대안입니다. PE는 뛰어난 결정성, 수증기 차단성, 내후성을 가지고 있으며, 이러한 특성을 통칭하여 "PE 특성"이라고 합니다. 실제로 현재 널리 사용되는 생분해성 플라스틱은 기본적으로 PLA 및 PBS와 같은 지방족 폴리에스테르이며, 분자 사슬에 에스테르 결합이 포함되어 있어 에스테르 결합을 부여하고 지방 사슬이 "PE 특성"을 부여한다고 광범위하게 볼 수 있습니다.

PBAT와 PBS의 녹는점과 기계적 성질은 PE와 비슷하여 일회용 제품 산업에서 PE가 응용될 수 있음을 시사합니다. 나머지 품종은 기계적 성능이 좋지 않고, 내열성이 약하며, 분해 속도가 너무 빠르고, 비용이 많이 드는 단점이 있어 대규모 적용에서는 더욱 개선이 필요합니다.

이러한 분해성 소재의 적용 사례로 PLA를 살펴보겠습니다.

(1)생물의학 분야 : 생물의학 분야에서 폴리락틱산 소재는 약물 수송 소재, 조직공학 스텐트 소재, 뼈 수복 소재 등으로 활용될 수 있습니다.

PLA와 그 복합체가 일찍이 응용된 분야는 의학 분야이다. 현재는 뼈 수술, 흉부 수술, 악안면 수술, 종양의 표적 치료 등에서 광범위한 기초 연구와 임상 응용이 진행되고 있다.

(2) 산업 및 농업 분야: 폴리락틱산은 우수한 가소성, 내열성 및 물리적 가공 특성을 가지고 있어 기존 플라스틱 필름의 취약하고 분해되지 않는 단점을 보완하는 농경지 필름으로 가공할 수 있습니다. 또한 자동차 산업에서 보조 엔지니어링 재료, 건축용 로프, 살충제 및 화학 비료의 서방형 재료로 가공될 수 있습니다. 일반 폴리에틸렌(PE) 멀치와 폴리락테이트 멀치의 분해성과 다양한 멀치 덮개 아래에서 면의 생장을 비교한 결과, 폴리락테이트 멀치는 약 20일에서 분해되기 시작했으며, 면 수확기에 분해 면적이 약 80%에 도달할 수 있고, 분해 멀치는 우수한 단열 성능을 나타냈습니다. 일반 PE 멀치와 폴리락틱산(PLA) 멀치가 수박 재배에 미치는 영향을 비교한 결과, PLA 플라스틱 필름은 생분해성이 뛰어나 환경 오염을 유발하지 않음이 입증되었습니다. PLA 멀치를 덮으면 수박의 생장과 발달을 촉진할 수 있습니다.

(3) 식품 포장재: 폴리락틱산은 폴리에틸렌(PE), PVC(PVC), 폴리프로필렌(PP)과 같은 소재에 비해 생분해성이 우수하고 항균 및 방곰팡이 방지 효과가 뛰어납니다. 냉장 신선육은 PLLA-PVA-PCL 복합 필름과 젖산 연쇄상구균(Streptococcus lactate)이 첨가된 포장재로 진공 포장됩니다. 이렇게 포장된 육류의 유통기한은 PE 플라스틱 랩으로 포장된 냉장 신선육보다 훨씬 길며, 육류의 색상과 품질도 비교적 양호하게 유지됩니다.

다양한 가스 조건에서, 포장을 풀고 PLA 공조 포장, PE 공조 포장, PE 진공 포장을 카람볼라 보존에 적용한 시험 결과는 PLA 필름 포장백이 카람볼라의 외관 품질과 영양 성분을 잘 보존하고 카람볼라의 유통기한을 연장할 수 있음을 보여줍니다.

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