폐 PET를 재활용해 만든 CO₂ 포집 소재 'BAETA'

[Max Emil Madsen/University of Copenhagen 제공/연합]

폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 가장 널리 사용되는 플라스틱 중 하나로, 플라스틱 폐기물의 많은 부분을 차지한다. 이 쓰레기를 줄이면서 동시에 기후 변화 문제를 해결할 수 있는 아이디어를 제시한 논문이 나와 관심이다.

최근 발표된 한 논문에서 연구진은 PET를 비스-아미노아미드(BAETA)라는 화합물로 전환하는 간단한 과정을 설명했는데, 이 화합물은 이산화탄소(CO₂)를 화학적으로 결합하여 공기 중에서 효과적으로 흡수할 수 있다고 23일(현지시간) 사이언스어드바이저는 전했다.

이에 따르면 교신저자인 이지웅(Ji-Woong Lee) 교수는 Chemical & Engineering News와의 인터뷰에서 “유용한 탄소 포집 물질은 연간 수백만 톤 규모로, 저렴하고 풍부한 자원에서 생산되어야 한다. 플라스틱 폐기물은 그런 자원”이라고 말했다.

연구진은 PET를 1,2-에틸렌디아민(EN)과 혼합하여 60°C에서 24시간 또는 실온에서 2주간 반응시키면 CO₂를 흡수하는 BAETA로 전환된다고 밝혔다.

이 물질은 250°C까지 열 안정성을 유지하며, 150°C 이상에서만 CO₂를 방출하기 때문에 산업 시설의 고온 배기가스에서도 탄소를 포집할 수 있다. 또한 습한 공기에서도 CO₂를 흡수할 수 있어 직접 공기 포집(DAC)에도 활용 가능하다.

제1저자인 마르가리타 포데리테(Margarita Poderyte)는 성명에서 "이 방법의 아름다움은 새로운 문제를 만들지 않고 기존 문제를 해결한다는 점이다. 폐기물을 온실가스를 줄이는 원료로 바꿈으로써, 환경 문제를 기후 위기 해결의 일부로 만들 수 있다”고 말했다.

플라스틱 쓰레기로 대기중 이산화탄소 저감

PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)는 전 세계적으로 연간 약 7천만 톤 생산되며, 대부분이 매립되거나 소각된다. 기존의 재활용 방식은 경제성과 효율성 측면에서 한계가 있다. 한편 기후 변화 대응을 위해 연간 수십억 톤의 CO₂ 제거가 필요하다.

연구팀은 PET 폐기물을 1,2-에틸렌디아민(EN)과 반응시켜 BAETA(Bis-aminoamide)라는 고체 유기물질을 합성했다. 이 물질은 공기 중 CO₂를 선택적으로 흡수하며, 산업 배출가스처럼 고온 환경에서도 안정적으로 작동한다고 논문에서 밝혔다.

BAETA는 최대 3.4 mol/kg의 CO₂ 포집 능력을 보인다.

250°C까지 열 안정성을 유지하며, 150°C 이상에서만 CO₂를 방출하고, 습한 공기에서도 작동하여 직접 공기 포집(DAC)에도 활용 가능하다.

1kg의 PET 폐기물을 사용한 실험에서도 높은 수율로 BAETA를 생산한다.

이 기술은 플라스틱 오염과 온실가스 문제를 동시에 해결할 수 있는 잠재력을 지닌다는 점에서 주목된다.

특히 공정이 간단하고 저비용이며, 대량 생산이 가능하다는 점에서 산업적 확장성도 높다.

논문 제목은 Repurposing polyethylene terephthalate plastic waste to capture carbon dioxide이며, 저자는 Margarita Poderyte, Rodrigo Lima, Peter Illum Golbækdal, Dennis Wilkens Juhl, Kathrine L. Olesen, Niels Chr. Nielsen, Arianna Lanza, Ji-Woong Lee 등이다.

미국과학진흥협회(AAAS)에서 발행하는 Science Advances 2025년 9월 5일자로 게재됐다.

한편 이지웅(Ji-Woong Lee) 교수는 덴마크 코펜하겐 대학교(University of Copenhagen) 화학과에 재직 중인 유기화학 및 촉매 분야 전문가다. 이 대학 홈페이지에 따르면 현재는 정교수 승진 프로그램(Associate Professor – Promotion Programme)에 참여하고 있으며, 탄소 포집 및 기능화, 물 정화, 비대칭 촉매 등 다양한 환경·에너지 관련 연구를 수행하고 있다.

이현주기자