오징어 뼈와 면으로 만든 스펀지가 미세 플라스틱의 99.9%를 흡수 제거

미세 플라스틱은 이제 바다부터 우리 식탁까지 침투하며 누구도 피해갈 수 없는 환경 문제가 되었다. 일상에서 무심코 버려진 플라스틱은 작게 부서져 강과 바다로 흘러가고, 이 미세한 입자는 해양 생물의 몸속으로 들어가 결국 사람에게까지 되돌아온다. 이런 상황에서 중국 우한대학교 연구팀이 개발한 ‘Ct-Cel’이라는 신소재를 선보였다.

오징어 뼈와 면에서 추출한 성분을 결합해 만든 바이오매스 스펀지다. 언뜻 어울리지 않는 두 재료가 만나 만들어낸 이 소재는 미세 플라스틱을 효율적으로 제거하며, 반복 사용에도 성능이 유지될 만큼 실용적이다.

 

지구를 덮은 미세 플라스틱, 물속까지 침투하다

 

 

플라스틱은 편리하지만, 자연에서는 거의 분해되지 않는다. 버려진 플라스틱은 미세한 조각으로 쪼개져 강과 바다를 떠돌고, 해양 생물들이 이를 먹이로 착각해 삼킨다. 문제는 여기서 끝나지 않는다. 물고기를 통해 인간이 다시 이 미세 입자를 섭취하면서 플라스틱은 이제 환경뿐만 아니라 우리의 건강까지 위협하는 존재가 되었다.

강과 바다로 흘러든 미세 플라스틱은 단순히 물에 섞여 있을 뿐만 아니라 다른 유해 물질과 결합해 생태계를 복잡하게 오염시키고 있다.

 

오징어 뼈와 면으로 만든 스펀지 형태의 Ct-Cel 소재

 

우한대학교 연구팀이 고안한 ‘Ct-Cel’의 ‘Ct*는 오징어의 뼈에서 추출한 키틴(Chitin), *‘Cel’*은 면의 셀룰로오스(Cellulose)를 말한다.

두 성분이 어떻게 결합했을까? 먼저 오징어와 면의 성분을 분해해 서로 다른 구조를 가진 수소 결합을 끊어냈다. 이후 두 물질이 분자 단위에서 강하게 연결되도록 재배열했는데, 이를 통해 만들어진 구조는 수많은 활성 수소 결합을 갖게 된다.

결과적으로 이 Ct-Cel 스펀지는 물속의 미세 플라스틱을 붙잡는 데 탁월한 성능을 보여줬다. 실험 결과, 수중에 포함된 미세 플라스틱 입자의 98~99.9%를 제거하는 효과가 확인되었다.

작동 원리는 간단하다.

1. 스펀지 구조가 물리적으로 미세 입자를 포획한다.
2. 정전기적 인력이 서로 다른 전하를 가진 입자를 끌어당긴다.
3. 분자 간의 상호작용이 입자를 더 강하게 붙잡는다.

또한 내구성도 뛰어나다. 농업용 관개수나 하천수, 연안수에서 반복 사용했을 때도 성능이 크게 떨어지지 않았다. 연구팀은 5회 반복 실험 후에도 95% 이상의 높은 제거율을 확인했다고 밝혔다.

 

실험실을 넘어 실생활로

 

연구팀은 Ct-Cel의 가능성에 기대를 걸고 있다. 지금까지 대부분의 기술은 연구 단계에 머물렀지만, 이 소재는 실용화 가능성이 높다. 이미 방출된 미세 플라스틱을 정화하는 데 그치지 않고, 공장 폐수처럼 오염이 시작되는 지점을 차단하는 데도 활용할 수 있기 때문이다.

연구팀은 이 연구에 대해 다음과 같이 말했다.
“Ct-Cel은 수중 환경에서도 미세 플라스틱을 효과적으로 제거할 수 있습니다. 친환경적인 대책으로써 실용화가 기대됩니다.”

이 연구는 환경과학 분야 권위지인 “Science Advances” 2024년 11월 29일자에 게재되었다.

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