미세플라스틱 청소

노스캐롤라이나 주립대학의 연구자들은 새로운 논문에서 단 한 번의 사이클로 물에서 미세 플라스틱을 적극적으로 제거하는 시스템에 대한 개념 증명을 보여주었습니다.

Advanced Functional Materials 저널에 발표된 연구 결과는 인간의 건강과 환경에 해를 끼칠 수 있는 미세 플라스틱을 바다와 다른 수역에서 정화하는 데 큰 진전을 가져올 잠재력을 가지고 있습니다.

"이 연구의 기본 아이디어는 다음과 같습니다. 물 속에서 자체적으로 분산되고, 가라앉을 때 미세 플라스틱을 포집한 다음, 포집된 미세 플라스틱 오염 물질과 함께 표면으로 돌아오는 부드러운 입자 형태의 세척 재료를 만들 수 있을까요?"라고 NC State의 화학 및 생물 분자 공학과 S. Frank 및 Doris Culberson 명예 교수이자 논문의 책임 저자인 Orlin Velev가 말했습니다.

"우리는 여러 원리를 단일 사이클에서 작동하는 시스템으로 통합할 수 있는 방법을 보여주었습니다."

연구는 부드러운 수지상 콜로이드로부터 시작되었습니다. 부드러운 수지상 콜로이드는 독특한 계층적 분기 구조를 가진 부드러운 입자로, 거의 모든 표면에 붙을 수 있는 능력과 같은 뚜렷한 특성을 가지고 있으며, 다양한 폴리머로부터 생성될 수 있습니다.

벨레브와 박사과정 학생이자 논문의 첫 번째 저자인 핼린 홍은 이러한 입자의 끈적끈적한 특성이 미세 플라스틱을 끌어들여 붙잡을 수 있다고 말합니다. 심지어 바닷물과 같이 습하고 염분이 많은 환경에서도 마찬가지입니다.

"이 연구의 세정 입자는 가공된 조개 폐기물에서 나오는 키틴에서 유래한 생분해성 폴리머인 키토산으로 만들어졌습니다." 벨레브가 말했습니다. 그는 이미 바다에서 나온 환경적으로 안전한 재료를 사용하면 공정이 더 지속 가능하다고 덧붙였습니다.

부드러운 수지상 콜로이드는 발수성 표면 위에 떠 있는 물방울로 건조되면 작은 펠릿 모양이 됩니다. 물에 떨어뜨리면 펠릿의 입자가 분리되어 퍼져 미세 플라스틱을 사냥합니다. 하지만 먼저 연구자들은 분산제로 펠릿의 한 부분에 식물성 오일인 유제놀을 약간 주입합니다.

"이 오일은 소위 '캄퍼 보트 효과'로 물 속에서 펠릿을 움직여 펠릿 한쪽의 표면 장력을 감소시키고 앞으로 밀어냅니다. 이를 통해 마이크로클리너가 더 넓은 영역에 퍼져서 움직이고 내려갈 때 미세 플라스틱을 포집할 수 있습니다."라고 홍은 말했습니다.

물 표면으로 돌아오기 위해 마이크로클리너에는 작은 마그네슘 입자가 포함되어 있는데, 이 입자가 물과 반응하면 거품을 내어 표면으로 올라옵니다.

이 귀환 여행을 지연시키기 위해 연구자들은 마그네슘을 환경적으로 안전한 젤라틴 층으로 코팅하여 마그네슘과 물의 반응을 차단합니다. 본질적으로 젤라틴의 두꺼운 코팅은 입자가 표면으로 올라오는 것을 지연시켜 마이크로클리너가 물 속에서 소용돌이치고 내려갈 때 더 많은 미세 플라스틱을 집어올릴 수 있도록 합니다.

"젤라틴이 용해되면 마그네슘이 거품을 생성하고 미세세정제가 상승하여 포획된 플라스틱 입자를 농축되고 거품이 많은 혼합물로 표면으로 끌어올립니다."라고 홍은 말했습니다. 이 논문은 입자가 "수영"하여 최대 30분 동안 미세 플라스틱을 수집할 수 있음을 보여줍니다. 수면으로 떠오른 미세 플라스틱이 가득한 미세세정제는 스키밍을 통해 수집할 수 있습니다.

"잠재적으로, 수집된 거품은 더 많은 키토산으로 생물학적으로 가공될 수 있으며, 이를 사용하여 더 많은 미세 플라스틱을 포집하기 위해 더 많은 미세 세정제를 만들 수 있습니다."라고 Velev는 말했습니다. 연구원들은 이 과정을 확장하려면 추가 조사가 필요하다고 말합니다.

전 NC 주립대 박사과정 학생인 레이첼 뱅이 현재 NC 주립대 박사과정 학생인 루실 버스터와 함께 논문을 공동 집필했습니다.

이 연구는 미국 국립과학재단의 EFMA-2029327, CMMI-2233399 및 DMR-2243104 보조금으로 지원되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/03/250326154242.htm