미주리대 연구팀, 물 속 나노플라스틱 98% 이상 제거하는 기술 개발

액상 기반 나노플라스틱 제거 솔루션 개발…용매 사용해 플라스틱 입자 가둬 제거
추후 적절한 용매 용량 결정 및 용매 재활용 방법 모색하는 연구 추진 예정

2단계 추출 방법 개념도

최근 미주리대학교(University of Missouri) 연구팀은 물 속 미세플라스틱의 98% 이상을 제거하는 새로운 액체 기반 솔루션을 개발했다고 밝혔다. 나노플라스틱은 평균적인 인간 머리카락의 지름보다 훨씬 작아 육안으로는 보이지 않는다. 

나노 플라스틱은 인간의 심혈관 및 호흡기 질환과 관련이 있으며, 전 세계 수역에서 거의 눈에 띄지 않게 계속 축적되고 있다. 물 속 나노플라스틱을 제거하는 비용 효율적인 기술을 개발하는 것이 요구된다.

이번 연구를 이끈 피유니 이슈타위라(Piyuni Ishtaweera) 미주리대 나노 및 재료 화학 박사는 "나노플라스틱은 수생태계를 파괴하고 먹이 사슬에 유입돼 야생동물과 인간 모두에게 위험을 초래할 수 있다"며 "물에서 나노플라스틱과 같은 오염물질을 제거하는 더 나은 방법을 개발하고 있다"고 말했다.

이 혁신적인 방법은 천연 성분으로 만들어진 발수성 용매를 사용해 나노플라스틱 오염이라는 시급한 문제에 대한 실용적인 해결책을 제공할뿐 아니라 고급 정수처리 기술에 대한 추가적인 연구개발의 길을 열어준다.

이번 연구의 교신저자인 게리 베이커(Gary Baker) 미주리대 화학과 부교수는 "우리의 전략은 많은 양의 물로부터 플라스틱 입자를 흡수하기 위해 소량의 용매를 사용한다"며 "현재 이러한 용매의 용량은 잘 알려져 있지 않다"고 말했다. 이어 "향후 연구에서 용매의 최대 용량을 결정하는 것을 목표로 한다"며 "필요로한다면, 여러 번 재사용할 수 있는 용매를 재활용하는 방법을 모색할 것"이라고 덧붙였다. 

처음에는 기름이 물 위에 떠 있는 것처럼 용매가 물 위에 떠 있다. 일단, 물과 섞이고 다시 분리되면 용매는 다시 물 위로 떠오르며 나노플라스틱을 분자 구조 안으로 운반한다.

실험실에서 연구원들은 플라스틱이 없는 깨끗한 물만 남기고 나노플라스틱이 함유된 용매를 제거하기 위해 피펫을 사용한다. 베이커 교수는 향후 호수와 같은 더 큰 규모를 넘어 바다까지 적용할 수 있도록 전체 과정을 확장하는 연구를 수행하기 위해 노력할 것이라고 말했다.

이슈타위라 박사는 "이러한 용매는 안전하고 무독성으로 만들어졌으며, 물을 밀어내는 능력으로 수원의 추가 오염을 방지해 매우 지속 가능한 솔루션"이라며 "과학적 관점에서 효과적인 제거 방법을 만드는 것은 여과 기술의 혁신을 촉진하고 나노물질 거동에 대한 통찰력을 제공하며 정보에 입각한 환경 정책 개발을 지원한다"고 말했다.

미주리대 연구팀은 스티로폼 컵 제작에 사용되는 일반적인 유형의 플라스틱인 폴리스티렌 기반 나노플라스틱의 다섯 가지 다른 크기를 실험했다. 이번 연구 결과는 단일 크기의 플라스틱 입자에만 주로 초점을 맞춘 이전 연구보다 좋을 성과를 도출했다.

이 연구는 『ACS 어플라이드 엔지니어링 머티리얼즈(ACS Applied Engineering Materials)』에 게재됐다. 추가 공동 저자로는 미주리 대학의 콜린 레이(Collen Ray), 와일랜드 필리(Wyland Filley) 및 개럿 콥(Garrett Cobb)이다.