네덜란드, 간편식품포장 위한 PHA 바이오플라스틱 공개
고온에서 뛰어난 성능 발휘
지난달 암스테르담에서 열린 ‘World Bio Markets’에서 혁신전문기업 Cambridge Consultants는 즉석식품 포장을 위한 PHA 바이오플라스틱의 사용에 대한 비전을 공개했다. 이는 다양한 산업 전반에서 제품디자인 툴킷(toolkit)에 지속가능한 바이오플라스틱을 도입하겠다는 Cambridge Consultants의 폭넓은 전략 중 첫 번째 단계이다.
PHAs(polyhydroxyalkanoates)는 탄소기반 원료를 미생물 발효해서 얻어지는 생분해성, 퇴비화가능 열가소성 플라스틱이다. PHA 고분자의 물성은 고분자 사슬에 다른 단량체들을 도입시키는 특별한 조합에 따라 맞춤형으로 만들어질 수 있다.
식품서비스산업에서 PHA 바이오플라스틱의 잠재성을 입증하기 위해 Cambridge Consultants는 다양한 생분해성 플라스틱 제품들로 디자인해 보았다. 바이오플라스틱(바이오유래이거나 생분해성이거나 둘 다)은 기존 플라스틱의 실현가능한 기술적 대체소재이다. 새로운 산업 공정들은 환경을 손상하는 폐기물들을 산업적 공정에서 원료로 사용될 수 있는 유용한 자원으로 바꾸면서 사용 후 폐기물들로부터 바이오플라스틱들을 만들 수 있게 해주고 있다.
지금까지 식품서비스에서 바이오플라스틱의 사용은 고온에서의 기계적 물성, 가격, 공급량 제한 등의 문제로 적용이 제한적이었다. 옥수수전분 유래 바이오플라스틱인 PLA로 만든 차가운 음료용 컵의 도입은 오랫동안 제한적으로라도 적용되어 왔지만, 뜨거운 음료에는 적합하지 않았다.
Cambridge Consultants는 다양한 바이오플라스틱들을 평가하고, 일회용 커피 컵이나 전자레인지 용기 같은 가장 어려운 식품 분야에 사용이 적합한 소재들을 확인하였다.
Cambridge Consultants의 지속가능성 및 순환경제 부분 책임자 Catherine Joce는 “세대를 거치며 경제적 성장은 자원 소비 증가와 탄소배출 증가에 종속되는 형태를 보여 왔다. 하지만 꼭 그럴 필요는 없다. 모든 산업에서의 사업들이 수익과 지속가능성 모두를 개선할 수 있는 혁신의 잠재력을 깨닫기 시작했다“라고 말했다.
바이오플라스틱은 버리는 시점에서 편리함을 제공해 준다. 이런 일련의 제품들은 산업 퇴비화 설비에서 분해되도록 디자인되어서 쓰레기통에서 다시 구분하고, 분리하고 세척할 필요가 없이 음식물 쓰레기를 버릴 때 같이 버려도 된다는 것을 의미한다.
PHA 바이오플라스틱은 환경적 영향에 사업의 성공을 독립적으로 만들어 줄 수 있는 핵심적 지속가능 혁신 사례 중의 하나이다. Cambridge Consultants는 첨단 기술을 통해서 지속가능성에서 단계적 변화를 불러일으킬 수 있도록 다국적 기업들과 협력한다.
세계 바이오경제는 빠르게 성장하고 있으며, Cambridge Consultants는 미래의 성공에 투자하고 있다. 첨단 설비와 기술을 이용해서, 회사의 합성생물학 팀은 생물학, 화학 및 공학 분야의 전문 지식을 융합해서 연구에서 이루어진 발견을 소비자 제품, 헬스케어 및 농업 등 다양한 산업 분야에 획기적인 제품 및 서비스로 바꾸고 있다.
△ PHA 바이오플라스틱으로 만든 식품포장의 모습
생분해성 일회용 제품, 병원 폐기물 간소화
친환경적이며 단일화된 방법의 폐기물 처리
물류에서 병원 폐기물을 다루는 것은 악몽이다. 그러나 일부에서는 의약센터가 바이오유래 및 생분해성 일회용 제품으로 바꾼다면 폐기물 관리를 단순하게 할 수 있을 뿐만 아니라 저탄소 발자국 및 병원에서 발생되는 감염을 줄이는 등 다른 이점이 있을 것이라 주장한다.
병원에서는 엄청난 양의 폐기물이 발생된다. 세계보건기구(World Health Organization)에 따르면, 고소득 국가에서는 한 환자 침대에서 매일 0.5kg의 위험물 폐기물이 발생하며, 감염성, 또는 독성이 있거나 방사선 물질들일 수 있다.
그러나 이 소재들은 보건활동(healthcare activity)에서 생겨나는 폐기물의 15%밖에 되지 않으며, 나머지 85%는 가정 쓰레기와 유사하다. 이 모든 병원 폐기물은 복잡한 과정을 통해 다루어져 각기 다른 방법으로 폐기된다. 대부분 위험한 폐기물은 연소시키며, 나머지는 매립지로 보내거나 재활용된다.
일부 연구자들은 병원이 일회용 제품을 생분해성(주로 바이오유래)으로 바꾼다면 폐기물들을 더 잘 관리할 수 있을 것이라고 생각한다. 이들은 혐기성 소화 공장 또는 퇴비화 설비로 보내져 보다 친환경적이며 단일화된 방법의 폐기물 처리를 가능하게 할 수 있다.
이와 관련해 연구를 진행해온 네덜란드 와게닝겐(Wageningen University)대학의 바이오유래 소재 프로그램 매니저 Christiaan Bolck는 병원에서 사용되는 일회용품들은 몇 가지 카테고리가 있다고 설명했다. 침대에서 사용되는 음식 포장 및 용기, 각종 통, 보호의복과 같이 수술 및 유사 장소에서 사용되는 일회용 장비 등이다. 일회용 병원 제품들을 살펴보고, Bolck와 동료들은 많은 것들이 이미 생분해성인 것을 확인했다. 그는 “현재 이용되고 있는 소재들 중 많은 수가 이미 셀룰로오스 섬유로 만들어졌기 때문에 생분해성이거나 소화(digestible)시킬 수 있다”라고 설명했다. 종이컵이나 티슈, 셀룰로오스 섬유로 만들어진 일회용 의류를 포함하는 제품들은 생분해성의 장점을 살릴 수 있도록 폐기물 흐름에 바로 갈 수 있게 해주는 것이 관건이다.
한편, 바이오유래, 생분해성으로 이용할 수 있는 제품들임에도 그렇지 않은 것들로 구매되는 것들도 있다. 식품서비스에 사용되는 많은 제품들이 이 카테고리에 속한다. 식기류, 접시, 쟁반, 심지어 운반 트레이까지 바이오유래 플라스틱, 식물성 섬유 및 목재 같은 소재로 만들어진 생분해성으로 이용이 가능하다. 한 예로 골판지 등 종이로 만든 커피 컵은 자주 비-생분해성 플라스틱 코팅(liner)이 되어 있어 재활용하기 어려울 수 있다. 그러나 옥수수 전분이나 사탕수수 같은 바이오매스로 만들어진 생분해성 플라스틱인 PLA(폴리유산, Polylactate)로 코팅된 제품을 구매할 수 있다.
병원은 많은 제품을 사용한다. 특히 현재 생분해되지 않은 포장재 같은 일상생활용 플라스틱 제품들을 많이 사용하는 데, 이들은 생분해성 소재로 만들어질 수 있다. 또한 현재 세척되고 재사용되는 스틸베드팬(steel bed pans) 같은 일회용이 아닌 제품들도 있다. 이들도 일회용, 바이오플라스틱, 생분해성 버전으로 대체될 수 있다. 물론, 생분해성으로 만들기 가장 어려운 제품들은 주사기나 혈액봉투 같은 민감한 의약용 제품들이다. Bolck은 “이런 것들도 바이오유래 소재로 만들 수는 있지만, 당장은 병원에서 발생되는 보다 일상적인 제품에 더 초점을 맞추고 있다”라고 덧붙였다.
생분해성 병원 폐기물은 처리를 위해 다양한 설비들로 보내질 수 있다. 그러나 한 네덜란드 기업은 병원을 위해 현장 혐기 소화 시스템을 개발했다. Pharmafilter 시스템은 현재 네덜란드에서 두 번째로 큰 병원이자 선도대학병원인 에라무스대학병원(Erasmus University Medical Center)을 포함해 네다섯 곳의 병원에 설치되어 있다. 또한 유럽 내 다른 병원들에서도 이 바이오반응기의 설치를 고려하기 시작했다. 이 설비는 폐수, 사용한 주사기, 붕대 등과 같은 위험한 소재들을 포함한 병원 폐기물을 모두 다룰 수 있도록 설계되었다. 또한 이 설비는 비-생분해성 쓰레기도 취급할 수 있다.
이 시스템의 첫 번째 단계는 Tonto라고 불리는 최첨단 분쇄기로 병원 병실과 쓰레기가 발생되는 다른 구역들에 설치되어 있다. Pharmafilter의 인터내셔널 디렉터 Peter Kelly는 “병동의 폐기물은 더 이상 병동에 저장되지 않고, 현장 수문실(sluice room)에서 처리돼 하수구 파이프를 통해 운반된다’라고 설명했다.
병원의 하수관을 타고 쓰레기는 공장으로 보내지며, 고형 쓰레기는 액상 쓰레기와 분리된다. 액상 쓰레기는 첨단 처리 공장으로 보내진다. 여기에서 필터와 바이오-반응기는 병원 폐수의 일반적인 특징이 되는 병원성 미생물이나 의약품 잔류물 같은 위험한 물질들을 제거한다. 한편, 고형 쓰레기는 혐기성 소화 설비로 보내진다.
혐기성 소화는 산소가 없는 조건에서 미생물을 이용해 유기물질을 분해한다. 호열성 소화조는 약 섭씨 70도의 고온에서 작동한다. 이 공정에서는 설비를 가동하는 데 사용되는 바이오가스를 만들어내며, 잉여의 에너지는 전력망으로 보내지거나 병원 곳곳에 보내진다. Kelly는 “병원의 쓰레기를 보고 이를 분석해보면, 상당히 많은 것이 셀룰로오스 기반이다. 이는 쓰레기 안에 에너지가 많다는 말이다”라고 말했다.
일단 바이오소화조(biodigester)가 일을 마치면 남는 것은 비-생분해성 폐기물이다. 그는 “비-유기성 물질들은 온도와 시간에 노출되면서 오염이 사라진다. 따라서 남는 것은 건조된 형태의 물질들로 에너지 공장에 보내질 수 있다”라고 설명했다.
Kelly에 따르면, 시스템은 병원의 폐기물 관리를 단순하게 해주는 것 외에도 다른 장점들이 있다. 시스템은 폐수처리공장으로 들어가는 의약품 잔여물의 양을 줄임으로써 항생제 내성문제를 줄이는 데 도움이 되며, 병실에서 쓰레기 처리로 인해 발생할 수 있는 병원 감염률을 낮추어주는 데에도 도움이 된다. 그는 “만약 병원 전체에서 쓰레기를 옮기는 일을 줄이게 되면, 병원에서 생기는 감염을 줄일 수 있다”라고 결론지었다.