배경
ㆍ2017년 7월 중국의 폐비닐 등 일부 재활용 고체 쓰레기 수입 중지 선언을 했다. 전년도인 16년에는 중국이 폐기물을 37억 달러에 수입해 전 세계 수입량의 56%의 비율로 폐기물을 처리했지만 돌연 수입을 거부해 폐기물 처리가 곤란한 상황에 놓여있다.
ㆍ2021년 진행된 2050 탄소중립 정책 포럼에서 정부는 ‘순배출량 0’ 목표를 제시했고, 탈 플라스틱 정책을 발표했습니다. 탄소중립을 실현하기 위해 플라스틱 사용량을 줄이고 재활용을 확대해야 된다는 환경부의 자원재활용법 개정안이 발표됐다.
ㆍ2023년부터 플라스틱 제조업체에 대해 재생원료 사용의무가 부과된다.
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생산자책임재활용제도(EPR)
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Ⅰ. BIO-plastics
ㆍ바이오 플라스틱이란 바이오매스 기반의 고분자 플라스틱을 의미하는데, 식물과 생물에서 녹말, 셀루로오스, 단백질 같은고분자를 추출하여 만든 플라스틱을 지칭한다. 어떤 종류의 미생물은 에너지원으로서 고분자 폴리에스테르류를 체내에 과립 모양으로 저장하고 있다. 이 폴리에스테르를 합성해서 만든 것이 바이오플라스틱이다. 토양 중의 세균에 의해서 분해되므로 생물 분해성 플라스틱이라고도 한다.
ㆍ생분해 플라스틱은 바이오메스함량이 50~50%이상이며 6개월이내 90%가 분해되어야 한다. 유럽에서 강력하게 밀고 있는 기준으로 대표적인 종류는 PLA, PHA, PBAT가 있다.
ㆍ바이오 플라스틱은 바이오메스함량이 20~25%이상이며 분해기간에 대한 기준은없으며 미국에서 강력하게 밀고 있는 기준으로 대표적인 종류는 Bio PE, Bio PET가 있다.
바이오 플라스틱
바이오 기반의 플라스틱은 유기농업에서 온 것도 아니고 생분해 되는 것도 아니다. 탄화수소가 아닌 옥수수나 사탕수수 같은 재생 가능한 자원을 사용해 석유 부족에 대한 오랜 걱정을 시원하게 날려버린다. 이 플라스틱은 석유 부족에 대한 불안감을 풍기고 또 이런 이미지가 마케팅에 차용된다. 그러면서 식물성 병과 친환경 플라스틱 제품들은 슈퍼에서 더 많아지고 있다. BIO-PE 나 BIO-PET는 석유 기반 플라스틱과 성능도 똑같다. 바이오플라스틱은 쓰레기와 관련된 어떤 환경 문제도 해결할 수 없다. 가령 사탕수수로 만든 폴리에틸렌 가방은 석유를 기반으로 한 폴리에틸렌과 분자구조가 같아서 무기물이 되기까지 수세기가 걸린다. 재활용되는 비율도 극히 낮아서 기존 폴리에틸렌 가방의 수만큼 훗날 거북이나 가마우지를 질식시킬 것이다.
1. PLA (Poly-lactic Acid)
ㆍPLA는 옥수수나 감자 등에서 얻어지는 전분으로 만든 바이오플라스틱이다.
ㆍPLA는 옥수수에서 추출한 글루코스(포도당)를 발효 및 정제해 가공한 젖산(Lactic Acid)을 원료로 만든다. 뜨거운 음식을 담거나, 아기가 입으로 물거나 빨아도 환경호르몬은 물론, 중금속 등 유해 물질이 검출되지 않아 안전하다. 사용 중에는 일반 플라스틱과 동등한 특징을 가지지만 폐기 시 미생물에 의해 100% 생분해되는 재질로 개발되었다.
ㆍPLA의 단점:
1) 종량제 쓰레기에 일반쓰레기로 배출한다.
2) 제품 생산시 완전 투명하게 작업이 어려우며, 소재에 아이보리색이 기본이다.
3) 색상 적용에 한계가 있다.
4) 알코올이나 오일류에 대한 상용성 데이터 자료가 부족하며, 안전성이 증명되지 않았다.
5) 사출로는 수지가 개선되고 있으나, 블로우 몰딩 (병을 만드는 설비)에는 아직 수지의 작업성이 부족하다.
6) 작업시에 냄새가 많이 난다.
7) 폐기시에 PLA인지, 플라스틱인지 확인이 어려워 분리배출 시 다른 플라스틱과 섞여 재활용에 악영향을 미친다.
8) 원료의 비싸고, 테스트에도 비용과 시간이 든다.
9) 일회용품에 한해서 PLA 제품은 친환경 인증이 거부된다
10) PLA의 L-LA 생산성이 높은 기업은 글로벌 두 곳(Purac, NatureWorks) 정도 밖에 없다.
PLA
ㆍPLA는 옥수수 녹말 중합체를 작게 조각낸 후 주로 유전적으로 변형된 미생물에게 먹이가 되는 당분으로 전환하여 단량체를 추출한다. 이 단량체가 바로 젖산(라틱산)이다. 그러면 중합 전문가인 화학자가 젖산 사이를 클립처럼 붙여 중합체 목걸이를 만든다. PLA는 60도 이상의 온도에서 물러지고 자기를 띠지 않는 것만 제외하면 플라스틱과 판에 박은 듯이 똑같다.
ㆍPLA가 교활해 보이는 이유는 실제와 다른 생분해성 때문이다. 박테리아가 PLA를 소화히기 위해서는 이를테면 수개월간 그 숙명의 원도인 60도 이상의 환경에 놓여야 한다. 자연 그대로의 온도가 아닌 그 이상의 온도에서 적당한 때에 탄소 순환에 합류할 수 있는 것이다. 그래서 이 플라스틱은 사라지지 않는 플라스틱에도, 자연 상태에서 생분해되는 플라스틱에도 포함될 수 없다.
ㆍ쓰레기를 배출할 때 이 양면성을 어떻게 이해하고 대처해야 할지 모르겠다. PLA 쓰레기는 비료로 사용될 수 있지만, 우리들의 정원에서 자연스럽게 비료가 되는 것은 아니다. 이 양면성 때문에 나는 PLA를 멀리했고 그 후 북극의 빙하 속에서 기존 플라스틱 옆에 남아있는 PLA를 발견했다. PLA를 향한 연구자들의 열정은 기업인들의 그것과 가히 다르지 않다. 식기와 컵을 '비료로 사용할 수 있다'는 것은 스무디 병을 '채식'으로 분류하는 것과 같다.
ㆍPLA는 60도 이상에서만 생분해되는 플라스틱이다. 자연에서 생분해되는 것이 보고 싶다면 지구온난화를 부지런히 부채질하면 된다. PLA는 본래 파기할 수 있지만, 별도로 수거해 산업용 콤포스트로 특수처리해야 한다. 하지만 대부분의 소비자는 PLA를 재활용 쓰레기통에 넣는다. 그러면 재활용 과정에서 활발히 반응하게 된다. PLA로 만든 제품이 PET병 재활용 과정에 들어가면 고온에서 녹기 시작해 산업적 제염 과정 전체에 혼란을 야기한다.
ㆍ생분해 플라스틱에 대한 혼란은 예측 부족, 무지, 조급함과 같은 애매한 이유에서 비롯된다. 그리고 이런 이유로 유럽 기관들은 몇 년 앞서 정의상 '생분해되는' 플라스틱에 산업적으로 퇴비로 사용할 수 있는 플라스틱을 포함시켜 버렸다. 그것도 자연조건에서 분해되는 플라스틱과의 변별력 없이 말이다.
2. PHA (Polyhydroxyalkanoates)
ㆍPHA는 미생물로 만든 바이오플라스틱이다.
ㆍ영양분이 제공된 상태에서 일부 박테리아의 내부에서 자연적으로 생산되는 중합체이며 발효를 통해 생산된 PHA는 분리하고 펠렛 형태로 가공하여 사용한다. PLA가 미생물이 자연적으로 만든 생산물이라고 한다면 PHA는 유전자 조작을 통해 만들고자 하는 생산물을 만든다는 차이점이 있다.
ㆍ1920년 프랑스 파스퇴르연구소에서 미생물학자 르모네가 처음 발견했다. 바다에 유입되어도 6개월 이내 100% 분해될 정도로 분해력이 좋으며, PHA로 만든 플라스틱은 바다나 땅 속에서 6개월~4년이면 분해된다.
ㆍ현재 PHA를 생산하는 기업은 미국의 Danimer Scientific, 일본의 Kaneka 두 곳이다.
3. PBAT (Poly-Butylene Adipate Terephthalate)
ㆍPBAT는 석유기반의 바이오플라스틱이다.
ㆍPBAT는 뛰어난 유연성으로 비닐봉투, 쇼핑팩, 종량제봉투를 생산하는 데 많이 사용된다. 잘 늘어나는 물성 때문에 이를 보완하기 위해 PLA와 PHA 등과 혼합하여 사용되기도 한다. PBAT는 석유기반이기 때문에 진입장벽이 낮고 대량생산이 가능한 이점이 있다.
ㆍPBAT는 BDO(Butanediol), Ada(Adipic Acid), TPA(Terephthalic Acid)을 블렌딩하여 만든다.
4. BIO PE, BIO PET
ㆍ바이오플라스틱은 바이오매스 기반의 고분자 플라스틱 전체를 의미한다.
ㆍ바이오플라스틱은 바이오메스함량이 20~25%이상이다. 바이오 플라스틱의 분해기간에 대한 정확한 기준은 없다.
ㆍ바이오플라스틱은 잘 분해되는 성질 때문에 기본적으로 물성이 약하고, 분해 기간 조절 또한 어렵다.
ㆍ바이오플라스틱을 폐기할 때 종량제봉투에 넣어야 하는가? 재활용해야 하는가?
ex) WPC (Wood Plastic Comsite)
쉽게 말해 목분과 수지를 결합한 수지이다. 간벌목 및 원목제재시에 나오는 톱밥, 대패밥 등의 부산물들을 재활용하여 고분자 수지와 특수 혼련공법을 통해 결합하여 만든 친환경 신소재 입니다. 목분 함량은 적용제품에 따라 20%에서 최대 80% 까지 적용한다.
ㆍ바이오플라스틱이 진정한 친환경의 대체가 될 수 있는지, 그리고 다품종소량시장과 롱테일비지니스에 적합한지는 미지수이다. 바이오플라스틱은 1) 비용이 상승하고 시간이 소요될 수 밖에 없는 구조 안에 존재하며, 2) 바이오플라스틱 제품의 안정성 및 상용성에서도 확인할 수 있는 데이터는 부재하다. 3) 환경부 표시사항에서도 바이오플라스틱 단일소재로만 제품을 구성하는 것은 명백한 한계가 있어서 현재는 부분적 적용만이 가능한 상태이며, 4) 제품을 사용한 뒤 폐기 혹은 재활용부분에서 혼선이 생길 가능성이 크다. 수요가 예측되고, 규모가 형성된 시장에서 조차 적극적으로 적용되지 않는데에는 이유가 있다.
ㆍ열역학 제2법칙에 의하면 에너지에는 엔트로피가 발생한다. 물리학의 보편적인 법칙이다. 닫힌 계 안에서는 이 법칙은 절대적이다. 지구라는 계 안에서 플라스틱 혹은 바이오플라스틱이라는 에너지가 사용되면 그에 상응하는 엔트로피는 필연적으로 발생한다. 우주로 나가면 모를까? 플라스틱을 포함한 바이오플라스틱을 만들고 상용화하는 것은 기업이다. 인류의 역사상 기업이 이윤보다 환경을 더 고려한 경우가 있었는가?
ㆍ자본주의는 스스로를 위해 환경주의의 외피를 꼭 붙들고 있어야 한다. 이는 향후 기업 환경주의의 합리적인 근간이기 때문이다. 이를 통해 자본은 생태담론을 지배하고, 즉 자신의 언어로 자연을 정의하고, 자본-자연의 모순을 자신의 폭넓은 계급적 이해 안에서 관리할 수 있다고 설득할 것이다. 그리고 세계 자본주의를 구성하는 다양한 사회구성체 내에서 자본의 경제구조가 지배적일수록, 자본과 자연의 신진대사 관계의 규칙은 공공단론, 정치, 정책을 더 많이 지배하게 된다. - ESG
Ⅱ. Recycling Plastics
ㆍPCR (Post Consumer Recycled)
사용 후 버려진 플라스틱을 재활용하여 만들어진 플라스틱을 PCR(Post-Consumer Recycled, 포스트 컨슈머 리사이클) 이라고 부른다. PCR PC를 만들 때 오염 물질과 이물이 들어갈 경우 플라스틱의 품질 문제를 야기할 수 있으므로 재생 원료의 품질 관리가 중요하다. PCR PC는 플라스틱을 재활용하여 만들기 때문에 온실가스 저감은 물론 물과 에너지 절약 측면에서도 긍정적인 효과가 있다.
PCR은 기계적 재활용(M.R., machanical recycling) 방법을 사용한다. 이는 수거된 플라스틱을 파쇄한 후 세척하고 다시 녹여 펠릿으로 만들어 이를 버진 원료와 일정 비율로 섞어 최종 제품으로 완성하는 방법이다.
PCR의 단점
ㆍ색상이 완전히 투명하지는 않다.
ㆍ기존의 원료보다 파손에 약하다.
PCR
rPET (리사이클 PET)
FACT 1) 일련의 과정을 거치면 원재료의 품질이 떨어진다. 리사이클 PET에는 제거되지 않은 불순물이 일부 남아 있다. 출하되면 여러분은 원래 PET보다 덜 투명하고 더 노랗고 덜 질긴 리사이클 PET를 얻게 된다. 이런 결함을 감추기 위해 새 플라스틱을 종종 섞기도 한다. 이는 우리가 가진 훌륭한 재활용 방법이지만 우리가 소비하는 전체 플라스틱의 단 2%만 차지하는 PET변에 국한해 사용할 수 있는 방법이다. 플라스틱의 기계적 재활용은 본질적으로 일부 중합체에는 제한된다.
FACT 2) 플라스틱은 식품 포장에 다시 쓰이려면 단 한 차례만 재활용될 수 있다는 점이다. 실제로 식품 포장은 완벽한 위생 안정성을 보장해야 한다.
플라스틱 재활용의 3가지 방법
1. Material Recycling (MR)
물리적으로 분리해서 재활용하는 방법
Material Recycling은 재료 리사이클이라고도 하며 재생 이용, 플라스틱 원료화(펠릿화 등), 플라스틱 제품화 등을 말한다.
산업 폐기물은 대부분이 MR 기술에 의해 재이용 된다.
최근에는 용기 포장 리사이클법, 가전 리사이클법 등의 법률을 시행하고 가정이나 사무소, 점포 등에서 나오는 플라스틱도 MR의 대상이 된다. PET나 발포 폴리스텔렌(발포 스티롤)의 트레이나 포장재 등 일반 가정에서 나오는 폐 플라스틱은 섬유제품, 포장 자재, 병, 문구, 일용품 등으로 다시 태어난다.
2) Chemical Recycling (CR)
화학적으로 분리해서 재활용하는 방법
Chemical Recycling 방법으로는 원료, 모노마화, 코크스로 화학 원료화, 고로 환원제화 등이 있다.
다 사용한 플라스틱을 원래의 플라스틱으로 되돌리는 방법으로 대표적인 것으로 사용한 PET병을 원래의 PET병 성형용 콤파운드로 되돌리는 것이 시행되고 있다. 사용한 PET병을 조각으로 잘라 해중합, 정제, 응용 중합, 고상 중합이라는 프로세스를 거쳐서 원래의 PET를 만든다.
코크스 로 화학은 가정에서 배출된 각종 혼합 계 플라스틱을 코크스 로 가스로 이용하는 것이다.
그 외에 CR로 가스화 기술, 유화 기술 등도 실용화되고 있다.
3) Thermal Recycling (TR)
태워서 재활용하는 방법
Thermal Recycling은 에너지 회수 리사이클이라고도 하는데, 유화, 가스화, 고형연료(RPF)화나 폐기물기 소각열 이용, 폐기물 소각 발전, 시멘트 키른원연료화, 폐기물 고형연료 (RDF)화 등이 있다.
ㆍBPA-Free - PVC, PS & Polycarbonate 등의 원료들은 화학학적인 비스페놀A (Bisphenol-A (BPA))를 통해 만들어진다. 이러한 화학적 반응을 제거한 원료들을 BPA-Free 원료라고 한다. 예로는 물병으로 흔희 볼수 있는 마이보틀의 재질인 EASTMAN의 Tritan이나 SK Chemical의 에코젠이 대표적인 예이다. PVC, PS, PC는 현재 국내에서 화장품업계에서 사용하지 않고 있는 원료이며, 유해성분 및 용출도 발생하는 원료로 현재는 사용이 제한되는 수지로 분류된다. PE, PP, PET, PETG 등의 소재들은 비스페놀A와는 무관한 소재들이다. PET 대신 트라이탄이나 에코젠을 사용하는 이유는 비스페놀 이슈가 아니라 내열도 이슈 때문이지 비스페놀A 이슈 때문은 아니다.
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