Danone-Nestle Waters, ‘NaturALL Bottle Alliance’ 결성
바이오PET 개발 위해 Origin Materials와 협력
Danone과 Nestle Waters는 100% 지속가능 및 재생가능 원료와 같은 바이오 기반 재료로 만든 PET병을 상업화 하기 위해 협력하고 있다고 밝혔다.
양사는 2020년까지 이들 제품이 매장에 진열되는 것을 목표로 하고 있다. 이를 위해 세계 양대 생수기업인 Danone과 Nestle Waters는 미국 캘리포니아 주 새크라멘토에 위치한 신생기업인 Origin Materials와 ‘NaturALL Bottle Alliance’를 결성했다.
이 프로젝트는 폐 판지나 톱밥과 같은 바이오매스 원료를 활용하기 때문에 사람이나 동물의 식품 및 사료 생산을 위한 자원이나 토지를 이용하지 않는다. 또한 이 기술은 해당 분야를 위한 과학적 혁신을 대표하고 있으며, Alliance는 식품 및 음료 업계 전체에 해당 기술을 제공할 계획이다.
Origin Materials의 독특한 접근방식을 확인한 후에 Danone과 Nestle Waters는 이 유망한 기술의 개발을 가속화시키기 위해 협력하기로 결정했다고 한다.
Danone의 플라스틱 재료 연구개발 책임자 Frederic Jouin은 “우리의 목표는 지속가능한 재료를 찾고, 모든 플라스틱을 위한 2번째 삶을 만들어냄으로써 포장분야를 위한 순환 경제를 확립하는 것이다”라며 “바이오 기반 포장재료로 기존 화석재료를 대체할 수 있다고 생각한다. 팀을 구성하고 우리의 상호보완적인 경험과 자원을 하나로 합침으로써 Alliance는 재생가능 및 재활용 PET플라스틱을 보다 빨리 상업적 규모로 개발할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
Danone과 Nestle Waters는 Origin Materials가 전체 식품 및 음료 산업계에 이 기술을 제공할 수 있도록 경험과 인력 및 재정적 지원을 제공하고 있다.
차세대 PET는 가볍고, 투명하고, 재활용할 수 있고, 오늘날의 PET처럼 제품을 보호하면서도 지구에도 더 도움이 된다. 식품 생산에 이용되는 자원을 활용하지 않고 재생가능 원료만을 이용하는 것이 Alliance의 주요 관심 분야이다. 연구개발은 우선 판지, 톱밥, 목재 칩에 초점을 맞추지만 쌀겨, 짚, 다른 농업 잔류물들의 가능성도 검토할 예정이다.
Origin Materials의 CEO John Bissell은 “시장의 기존 기술은 30% 바이오 PET를 만드는 것은 가능하다. 우리의 혁신적인 기술은 상업적 규모로 100% 바이오 기반 병에 도달하는 것을 목표로 하고 있다. Alliance 협력사들의 도움으로 자체 기술의 규모 확대를 달성할 수 있고, 이미 파일럿 수준에서 이를 입증했다”라고 말했다.
NaturALL Bottle Alliance의 협력사들은 이 새로운 재료가 모든 사람들에게 이익을 가져다 줄 수 있기 때문에 전체 음료 산업계에서 활용될 것으로 믿고 있다. 이러한 독특한 접근법은 오픈 이노베이션과 지속가능 사업에 대한 Alliance의 약속을 보여주고 있다.
Nestle Waters의 연구개발 책임자 Klaus Hartwig은 “가까운 미래에 산업계는 식품 생산과 경쟁하지 않는 재생가능 원료에서 얻어진 포장재료를 활용해 보다 나은 지구를 만드는데 기여할 것이다”라며 “우리가 힘을 합쳐 이 혁신적인 기술을 대규모로 개발하여 짧은 기간에 활용하게 하는 것이 이치에 맞을 것이다. 이것은 흥분되는 여행이며, 참여하게 된 것을 자랑스럽게 생각한다”라고 밝혔다.
Origin Materials는 이미 새크라멘토에 위치한 파일럿공장에서 80% 바이오 기반 EPT 시료를 생산했다. 2018년에 60%이상의 바이오 기반 PET의 첫 번째 시료를 생산할 보다 큰 규모의 공장을 2017년에 건설할 예정이다. 초기 생산 목표는 5천 메트릭톤의 바이오기반 PET를 시장에 공급하는 것이다.
한편 NaturALL Bottle Alliance는 2020년 초까지 75%, 2022년까지 95%의 바이오기반 PET 플라스틱병의 상업 규모 생산을 위한 공정 개발을 목표로 하고 있다. 최종적으로 100% 목표를 달성하기 위해 협력사들은 바이오기반 성분의 수치를 높이는 연구를 지속하고 있다.
△ Origin Materials는 Danone, Nestle Waters와 100% 바이오 기반 PET 생산을 위해 노력하고 있다.
Italy, 3세대 바이오플라스틱 개발
버려지는 재료를 다시 활용
포장분야에서 진행되는 혁신은 농업 생산 후에 남겨진 100% 유기 물질을 이용하는 것이다. 이탈리아국립연구위원회(Italian National Research Council, 이하 CNR)의 전문가들은 이들 바이오플라스틱이 모든 용도에 적합하지는 않더라도 2020년대 초반에는 기존 플라스틱들과 경쟁할 수 있을 것이라고 밝혔다.
전 세계의 작물 유래 폐기물을 포장에 적합한 바이오재료로 변환시킨다면 어떨까? 이것은 공상과학소설의 이야기가 아니다. 지금도 토마토 생산 폐기물에서 플라스틱을 만들어낼 수 있다. 커피, 양배추, 콜리플라워의 이용되지 않은 유기 성분들도 플라스틱 생산에 이용될 수 있다. 이런 방식으로 재생가능 및 지속가능 100% 유기 원료에서 얻어진 폴리머들이 기름에서 얻어졌거나 다른 방식의 1세대 유기 제품을 대체할 수 있다.
이들 바이오재료들은 이탈리아 제노바에 위치한 이탈리아기술연구소(Italian Institute of Technology, 이하 IIT)에서 연구되고 있다. IIT 스마트소재실험실의 Giovanni Perotto는 “이들의 중요한 장점은 생분해성이며, 여기에 더하여 순환경제의 절차를 촉진시키는 추가 기회도 제공하고 있다”며 “한 가지 가능한 결과는 기존 폴리에틸렌(polyethylene)과 유사하지만 유기 성분이고 지속가능한 쇼핑백이다. 다시 생각해 보아도 5분간 이용하기 위하여 수천 년간 지속되는 플라스틱을 사용한다는 것은 말이 안 된다”라고 말했다.
혁신은 완벽한 유기 폴리머를 생산하는 것만이 아니라 버려지는 재료를 다시 활용하는데 기초하고 있다. CNR의 연구소장이자 Assobioplastiche의 과학 코디네이터인 Mario Malinconico는 “이러한 것이 3세대 바이오플라스틱이다. 우리는 아직 실제로 산업화되지는 않았지만, 이미 여러 시제품들이 생산된 플라스틱 생산방식에 대하여 이야기하고 있다. 엄청난 양의 폐기물이 발생하는 농업 생산망이 있는 곳이라면 이러한 폴리머의 생산을 시도할 수 있다”라고 설명했다.
그렇지만 어떻게 해야 이들 바이오플라스틱이 경쟁력을 갖출 수 있을까? Malinconico는“이를 분석하기 위해서는 기존 플라스틱에 수반되는 추가적인 재활용 및 오염 제거까지 고려하여 원자재 공급에서부터 관리 비용까지의 전체 수명주기에 대한 분석을 실시할 필요가 있다”라고 덧붙였다.
비록 바이오플라스틱은 생산에 50% 이상의 비용이 더 소요되지만 2가지 요소들이 기존 플라스틱과의 격차를 좁혀줄 수 있다고 한다. 첫 번째로 유기 폴리머 포장을 위한 대형생산공장과 관련한 물류망이 확립되어 경제성이 높아지는 것이다. 두 번째로 석유추출비용이 매년 높아지는 상황에서 기존의 분해되지 않는 플라스틱에 대한 엄격한 규제를 늘리는 것이다. Malinconico는 “원가 차이는 결국 상쇄될 것이며 생분해성 폴리머는 2020년대 초에 기존 플라스틱을 따라잡을 것”이라고 강조했다.
그렇다면 100% 바이오플라스틱 시제품에는 어떤 특징이 있을까? 자세히 관찰하면 해당 원료인 식물의 향기를 미세하게 느껴질 수 있다고 한다. Perotto는 “우리가 IIT에서 실시한 공정은 완전히 물에 기초하고 있다.
또한 이 공정은 반나절만 소요된다. 공정을 최적화시키면 몇 시간이면 유기 폐기물에서 바이오플라스틱을 획득할 수 있을 것이다”라고 말했다.
이 공정의 추가적인 가치 중 하나는 유기물질을 취급할 때에 당연한 것으로 간주되지 않았던 생산의 지속가능성이다.
이들 바이오플라스틱의 내구성은 서랍이나 선반에 두면 몇 개월에서 몇 년이나 유지될 수 있다. 그러나 토양이나 바다에 두면 몇 주 만에 분해된다. 이들에 대한 가장 빠르고 간단한 활용은 비식품용 포장이다. 식품에 대한 이용 안전성을 입증하는데 더 많은 연구가 요구되고 있기 때문이다. 현재 식품이 관련되지 않은 포장에 대해서는 규제가 덜 엄격하다고 한다. 더하여 이들 바이오플라스틱은 먹을 수도 있고 조리할 수도 있지만 베이킹용 종이나 뜨거운 음료와 같은 고온 조건에서는 이용할 수 없다.
이러한 맥락에서 2017년 이탈리아 밀라노에서 개최된 전 세계 식품혁신회의인 Seeds & Chips에서 이탈리아의 Metalvuoto는 방부제를 활용하지 않고도 보존기간을 늘려줄 수 있는 포장 재료를 전시했다. 이 신선식품 포장재의 플라스틱 표면에 적용되는 수성층은 식품을 빠르게 부패시킬 수 있는 가스와 물질들을 흡수한다. 동사의 Stefano Tominetti 이사는 “새로운 포장들은 안전하고 환경친화적이어야 한다.
그러나 물류비용을 줄이기 위해서는 뛰어난 성능에 가벼워야 한다. 또한 소비자, 유통업체, 환경에도 큰 이익을 전달할 수 있어야 한다”라고 말했다.
현재 식품포장 산업계에 요구되는 높은 기준을 감안하면 가장 가능성 있는 시나리오는 앞으로 수년간 여러 형태의 플라스틱이 공존하는 것이라고 한다. 특히 재사용 또는 재활용 목적의 포장이나 고온 조건에서는 생분해성이 기본 조건이 아니라면 기존의 플라스틱이 더 적합할 수 있다.
△ 3세대 바이오플라스틱의 모습
NatureWorks, D-lactic acid 생산에 참여
Plaxica의 Optipure 화학공정기술 사용
NatureWorks사가 D-젖산(D-lactic acid) 생산을 위해 Plaxica사의 Optipure 화학공정기술에 대한 특허사용 계약에 서명했다고 발표했다.
이 계약으로 NatureWorks는 Ingeo PLA급의 성능을 확장하는데 필요한 빌딩블록인 D-젖산 생산을 위한 저비용 생산공정을 확보하게 되었다. 이번 계약은 투자효율성과 기능성이 높은 바이오폴리머를 생산해 시장을 선도하려는 NatureWorks사의 장기적인 전략의 일부이다.
NatureWorks는 시장에서 지난 10년 이상 지속적으로, 식기와 딱딱하거나 또는 유연한 포장에서부터 장난감, 전자제품, 여과용 부직포필터 그리고 개인용 일상용품에 이르기까지 다양한 소비자용 및 산업용 제품군에 사용되는 기능성 Ingeo 바이오플라스틱의 포트폴리오를 확장해 왔다.
2008년에 설립된 Plaxica사는 Imperial College London에서 나온 후 그곳에 기반을 두고 재생가능한 자원에서 유래한 새로운 세대의 저가 바이오폴리머를 개발하는 기업이다. Plaxica의 Phil Goodier CEO는 “이번 계약은 전 세계를 대상으로 기술특허 사용권 사업을 하는 Plaxica의 발전에 중요한 이정표가 될 것”이라고 말했다.
Natureworks의 Bill Suehr 최고운영책임자는 “우리는 D-젖산을 확보하기 위해 다양한 전략들을 검토한 후 Plaxica Optipure 공정의 특허사용권을 계약했다”며 “가격경쟁력을 가진 D-젖산에 대한 접근성은 우리가 생산하는 Ingeo 제품의 활용성을 확대하려는 NatureWorks사의 전략의 기본이다”라고 밝혔다.
또한 Suehr는 “이전에도 소량의 D-젖산을 유럽과 아시아의 생산자들로부터 입수할 수 있었지만, 그 가격이 현재 NatureWorks가 사용하고 있는 L-젖산과 비교해 상당히 높은 수준이었다”라고 지적했다. ‘D’와 ‘L’ 젖산분자의 단량체들은 본질적으로 동일하지만 그 구조는 서로 ‘거울에 비친 상’ 모양이다. 두 종류의 분자들은 같이 사용하면 높은 용융점이나 용융강도와 같은 고유한 특성을 얻을 수 있다.
NatureWorks는 2017년 후반에 새로운 Ingeo 등급을 소비자들에게 선보일 수 있기를 기대하고 있다.
△ NatureWorks사가 D-젖산 생산을 위해 Plaxica사의 Optipure 화학공정기술을 사용하기로 결정했다.