생분해성 플라스틱이 기존 플라스틱과 달리 환경 오염을 줄일 수 있는 화학적 이유를 미생물에 의한 분해 관점에서 설명해주세요...

Question

이충흔 · Accepted Answer

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.기존 플라스틱과 달리 생분해성 플라스틱이 환경 오염을 줄일 수 있는 이유는 분자 구조의 차이로 인해 미생물이 이를 영양분으로 인식하고 완전히 분해할 수 있기 때문입니다.​기존에 사용되는 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 같은 일반 플라스틱은 탄소 원자들이 매우 강한 공유 결합으로 길게 연결된 구조를 가집니다. 자연계의 미생물들은 이렇게 견고하고 인위적인 탄소-탄소 결합을 끊어낼 수 있는 효소를 가지고 있지 않습니다. 이로 인해 일반 플라스틱은 자연 상태에서 분해되지 않고 수백 년 동안 미세 플라스틱으로 쪼개질 뿐 사라지지 않습니다.​반면 생분해성 플라스틱은 미생물이 분비하는 효소에 의해 끊어지기 쉬운 에스테르 결합이나 아미드 결합 등을 분자 사슬 중간에 포함하고 있습니다. 옥수수 전분 등으로 만드는 PLA(폴리락트산)가 대표적인 예입니다. 미생물은 특정 온도와 습도 조건에서 이 결합 부위를 화학적으로 가수분해하거나 산화시켜 고분자 사슬을 작은 단위의 단량체로 잘라냅니다.​이렇게 잘게 부서진 분자들은 미생물의 세포 안으로 흡수되어 에너지원으로 사용됩니다. 최종적으로 미생물은 이들을 대사 과정을 통해 물과 이산화탄소, 혹은 메탄과 같은 무해한 자연 성분으로 완전히 되돌려 보냅니다. 결국 생분해성 플라스틱은 단순히 작게 부서지는 것이 아니라, 미생물에 의한 화학적 해체 과정을 거쳐 자연의 순환 체계 속으로 완전히 흡수되기 때문에 토양이나 해양 오염을 근본적으로 방지할 수 있습니다.

김지호 · Answer

안녕하세요.생분해성 플라스틱이 기존 플라스틱보다 환경 오염을 줄일 수 있는 이유는 자연환경 속 미생물이 이 고분자를 화학적으로 분해할 수 있는 결합 구조를 가지고 있기 때문입니다. 일반적인 플라스틱인 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌은 탄소와 탄소가 매우 안정한 단일결합으로 길게 연결되어 있는데요, 이런 구조는 화학적으로 매우 안정해서 물, 산소, 미생물 효소에 쉽게 분해되지 않습니다. 따라서 자연에 버려지면 수십 년에서 수백 년 동안 남아 환경 오염의 원인이 될 수 있습니다. 반면에 생분해성 플라스틱은 분자 사슬 안에 미생물이 공격하기 쉬운 결합을 포함하는 경우가 많은데요, 대표적으로 에스터 결합이 포함된 구조가 많습니다. 예를 들어 폴리젖산 같은 재료는 미생물이 분비하는 효소에 의해 결합이 끊어질 수 있습니다. 우선 미생물은 먼저 효소를 이용해 고분자 사슬을 작은 조각으로 자르고, 이후 이것을 자신의 에너지원이나 탄소원으로 이용하는데요, 이 과정이 계속되면 최종적으로 이산화탄소, 물, 그리고 생물체 내 유기물 형태로 전환될 수 있는 것입니다. 즉 생분해성 플라스틱은 기존의 플라스틱과는 달리 미생물 효소가 끊을 수 있는 화학 결합을 가지고 있어서 자연계 물질 순환에 참여할 수 있기 때문에 환경 오염을 줄일 수 있다고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.

정철 · Answer

안녕하세요. 정철 박사입니다.PLA등의 생분해성 플라스틱에 연구가 활발히 일어나고 있습니다 하지만 이는 완전하지 않으면  생분해가 되기 위해선 특정 조건이 필요합니다  그리고 이조건은 자연발생하긴 어려운것으로 알고 있습니다  아직  연구가 더 필요합니다