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배양균을 이용해 만드는 대체 플라스틱은 미생물의 대사 과정과 고분자 형성 반응이 결합된 결과인데요, 세균이 만드는 폴리하이드록시알카노에이트나, 옥수수와 사탕수수 유래 당을 발효해 만드는 폴리젖산이 예시입니다.
배양균 기반 플라스틱는 미생물이 탄소원을 흡수하여 세포 내부에서 이를 고분자로 축적하는 생합성 고분자인데요, 예를 들어 일부 세균은 질소와 같은 영양분이 부족하지만 탄소가 풍부한 환경에서 에너지를 저장하기 위해 PHA라는 물질을 만드는데, 이는 반복적인 에스터 결합으로 연결된 고분자입니다. 이 과정은 효소에 의해 촉진되는 일종의 축합 중합과 유사한데요, 단량체들이 결합하면서 물 같은 작은 분자가 빠져나가는 방식으로 진행됩니다. 또한 PLA의 경우에는 당을 발효시켜 젖산을 만든 뒤, 이를 화학적으로 중합하여 고분자를 형성하는데요, 이 역시 에스터 결합을 중심으로 한 고분자 구조이며, 이러한 결합은 물과 반응하여 다시 분해될 수 있는 특징을 가집니다.
질문해주신 석유 화학 플라스틱과의 가장 큰 차이는 결합의 종류와 탄소의 기원인데요, 석유 기반 플라스틱은 주로 탄소–탄소 단일 결합으로 이루어진 사슬 구조를 가지며, 매우 안정해서 자연적으로 잘 분해되지 않습니다. 반면 배양균 기반 플라스틱은 에스터 결합과 같은 비교적 반응성이 있는 결합을 포함하고 있기 때문에 물이나 효소에 의해 가수분해가 가능하며 자연 환경에서 미생물에 의해 분해되어 다시 이산화탄소와 물로 돌아갈 수 있습니다. 또한 탄소 순환 측면에서도 차이가 있는데요 석유 플라스틱은 지하에 저장되어 있던 탄소를 끌어올려 대기 중으로 방출하는 과정이지만, 배양균 플라스틱은 식물이 광합성으로 고정한 탄소를 다시 사용하는 구조이기 때문에 상대적으로 탄소 중립에 가깝습니다. 감사합니다.