스크립스 부두(Scripps Pier)에서 실험한 결과 해양 환경에서는 천연 섬유만 분해되는 것으로 나타났습니다. 플라스틱 직물은 1년 후에도 그대로 남아 있 습니다.

플라스틱 오염은 사회 어디에나 존재하는 것처럼 보이며 비닐 봉지, 컵, 병이 먼저 떠오를 수 있지만 플라스틱은 의류, 러그 및 기타 직물을 만드는 데 점점 더 많이 사용됩니다.

UC San Diego의 Scripps Institution of Oceanography의 새로운 연구는 5월 24일 저널에 게재되었습니다. 플로스원처음으로 천연, 합성 및 혼방 직물이 바다에서 직접 생분해되는 능력을 추적했습니다.

수석 저자인 Sarah-Jeanne Royer는 Ellen Browning Scripps Memorial Pier에서 실험을 수행했으며 천연 및 목재 기반 셀룰로오스 직물이 한 달 안에 분해되는 것을 발견했습니다. 폴리락트산(PLA)과 같은 소위 퇴비화 가능한 플라스틱 물질과 섬유 혼방의 합성 부분을 포함한 합성 섬유는 바다에 1년 이상 잠긴 후에도 분해의 징후를 보이지 않았습니다.

스크립스 해양학(Scripps Oceanography)의 디미트리 데헤인(Dimitri Deheyn) 연구실에서 박사후 연구원으로 있을 때 이 연구를 수행한 로이어(Royer)는 “이 연구는 퇴비화 가능하거나 생분해 가능한 것으로 판촉된 물질이 실제로 자연 환경에서 생분해되는지 확인하기 위한 표준화 테스트의 필요성을 보여줍니다.”라고 말했습니다. Royer는 현재 하와이 퍼시픽 대학의 객원 학자로서 Scripps Oceanography 소속으로 남아 있습니다. “산업 환경에서 생분해될 수 있는 것이 자연 환경에서 반드시 생분해되는 것은 아니며 결국 해양 및 환경 오염 물질이 될 수 있습니다.”

칠레와 케냐의 버려진 옷 더미가 산더미처럼 쌓인 매립지의 놀라운 이미지는 패스트 패션의 세계적인 파급 효과를 보여줍니다. 직물의 약 62%인 6,800만 톤이 현재 수십 년에서 수 세기 동안 환경에 남아 있을 수 있는 플라스틱 섬유와 플라스틱 혼방으로 만들어집니다. 합성 섬유는 또한 정기적인 착용 및 세탁 중에 떨어지는 극세사로 인해 플라스틱 오염을 일으킵니다. 대부분의 세탁기는 극세사를 걸러내도록 설계되지 않았습니다. 극세사는 결국 폐수와 결국 바다로 흘러갑니다.

옥수수 전분이나 사탕수수와 같은 재생 가능한 천연 자원으로 만든 바이오 기반 플라스틱은 플라스틱 문제에 대한 잠재적인 해결책으로 판매되었습니다. PLA는 바이오 기반 플라스틱 시장에서 종종 생분해성 및 퇴비화 가능으로 분류되는 폴리머 중 하나입니다. 팀은 석유 기반 재료의 대체품으로 광범위하게 사용된다는 점을 고려하여 연구를 위해 이 직물을 선택했습니다.

실험을 위해 목재 기반 셀룰로오스(상업적으로 Lyocell, Modal 및 Viscose로 알려짐); 천연 셀룰로오스(유기농 버진 면화 및 비유기농 버진 면화); 바이오 기반 플라스틱(PLA); 유성 플라스틱(폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리프로필렌), 폴리에스테르 및 폴리프로필렌이 혼합된 Lyocell 직물 혼방. 이들은 모두 섬유 산업에서 일반적으로 사용됩니다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 종종 재활용 섬유로 판매되는 폴리에스테르 유형입니다. 폴리프로필렌은 직물, 카펫, 지오텍스타일, 포장재 및 마스크와 같은 일회용 의료 직물에 사용됩니다.

섬유 샘플은 해수면과 해저 약 10미터(32피트) 깊이에 배치된 유동 용기에 배치되었습니다. 7일마다 이미지를 촬영하여 샘플을 검사하고 실험실에서 추가 검사를 위해 복제 샘플에서 작은 조각을 제거했습니다. 여기에는 고해상도로 섬유를 검사하기 위한 주사 전자 현미경과 섬유의 화학적 구성 및 분자 구조에 대한 정보를 얻기 위한 라만 분광법이 포함됩니다. 샘플은 해수면에서 231일, 해저에서 196일 동안 지속되는 과정에서 다시 침수되었습니다.

Scripps Pier 실험이 끝난 후 샘플은 Scripps Oceanography의 Experimental Aquarium으로 옮겨져 흐르는 바닷물의 통제된 조건에 노출되었습니다. 천연 셀룰로오스계 섬유는 30~35일 동안 분해를 반복한 반면, 유성 및 바이오 기반 소재는 총 428일이 지나도 분해 기미가 보이지 않았다.

Royer는 “천연 셀룰로오스 기반 물질은 약 한 달 안에 분해되기 때문에 이전 샘플이 분해된 후 새 샘플로 교환할 것”이라고 말했습니다. “천연 샘플은 5번 복제된 반면 플라스틱 샘플은 1년 이상 동일하게 유지되었습니다.”

전자현미경을 통해 샘플을 조사함으로써 이 연구의 수석 저자인 Scripps 해양 생물학자 Dimitri Deheyn은 각 섬유의 크기와 구조를 측정할 수 있었습니다. 천연 섬유는 시간이 지남에 따라 가늘어지는 반면, 플라스틱 섬유의 직경은 생분해의 흔적 없이 그대로 유지되었습니다. 연구 공동 저자인 Francesco Greco는 중국 노스웨스트 대학교 지질학과에서 라만 분광 분석을 수행하여 섬유의 구조적 화학적 분해를 관찰했습니다. 현재 Weizmann Institute of Science에 있는 Greco는 셀룰로오스 기반 재료의 화학적 지문에서 중요한 변화를 발견한 반면, 바이오 및 오일 기반 플라스틱은 변경되지 않았습니다.

천연 섬유 가닥을 바이오 또는 오일 기반 플라스틱 가닥과 엮는 섬유 혼방은 종종 전체가 합성 플라스틱으로 만들어진 섬유에 대한 보다 지속 가능한 대안으로 권장됩니다. 그러나 이 연구는 섬유질의 자연적인 부분만 분해되고 혼합의 플라스틱 부분은 온전하게 남아 있음을 보여주었습니다.

또한 동일한 유형의 직물을 밀폐된 실내 시스템에서 해양 환경을 복제하는 독립 회사의 폐쇄 시스템 바이오리액터에서 테스트했습니다. 생물 반응기는 직물을 영양분으로 사용하여 미생물 활동에 의해 생성된 이산화탄소의 백분율을 측정할 수 있게 하여 생분해성 측정을 위한 프록시로 사용되었습니다. 셀룰로오스 기반 소재는 28일 이내에 완전한 생분해를 보인 반면, 유성 및 바이오 기반 섬유는 생분해의 징후를 보이지 않았습니다.

연구 저자들은 생태학적으로 유망한 재료로 판매되는 바이오 기반 폴리락트산 플라스틱과 유성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리프로필렌이 인간이 유발한 오염의 중요한 원인이며 이러한 재료가 자연 환경에서 어떻게 작용하는지에 대한 운명을 나타냅니다. 더 탐구해야 한다.

“이 비교 연구는 우리의 언어가 플라스틱에 얼마나 중요한지를 강조합니다.”라고 Deheyn은 말했습니다. “사실 PLA와 같은 바이오플라스틱은 접두사 ‘bio’를 포함하고 있기 때문에 일반적으로 환경에서 생분해될 수 있다고 가정되지만 실제로는 전혀 그렇지 않습니다.”

Royer와 팀은 이러한 결과를 바탕으로 소비자가 자신의 선택의 힘을 더 잘 인식하기를 바랍니다.

Royer는 “극세사 플라스틱 오염에 대해 우려하는 소비자는 구매하는 재료에 유의해야 합니다.”라고 말했습니다. “우리 모두는 더 적은 수의 의류를 구매하거나, 면, 메리노 또는 양모와 같이 더 오래 지속되는 고품질의 셀룰로오스 기반 소재를 선택하거나, 의류 교환 및 Buy Nothing 그룹과 같은 품목을 용도 변경하는 보다 순환적이고 지속 가능한 옵션을 찾아야 합니다. “

이 연구는 Deheyn 연구소의 BEST(Biomimicry for Emerging Science and Technology) 이니셔티브와 Lenzing, The Walter Munk Foundation for the Oceans, Preserve Calavera의 지원을 받아 진행되었습니다. 라만 분석은 중국의 Young Thousand Talents Plan의 지원을 받았습니다.

Royer, Deheyn 및 Greco 외에도 Lenzing의 Michaela Kogler가 이 연구의 공동 저자입니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/05/230524181813.htm