英 유통기한 표시 대체할 수 있는 생분해성 센서 개발
스마트폰을 이용해 판독할 수 있는 식품포장용 센서
영국 과학자들이 스마트폰을 이용해 판독할 수 있는 신선식품 포장용 생분해성 부패 센서를 개발했다고 밝혔다.
영국 왕립런던대학의 연구자들의 성명서에 따르면 새로운 센서는 부패를 확인하고, 슈퍼마켓이나 가정에서 음식물 쓰레기를 줄이는데 도움이 된다고 한다.
새로운 센서 시제품을 제조하는 데는 2센트면 충분하다고 한다. ‘종이 기반 전기 가스 센서(paper-based electrical gas sensors, 이하 PEGS)’로 알려진 이 시제품은 고기나 생선 등에서 발생하는 암모니아나 트리메틸아민과 같은 부패가스를 검출한다.
센서의 데이터는 스마트폰으로 읽을 수 있기 때문에 사람들은 자신들의 식품이 먹어도 안전한지를 포장에서 쉽게 확인할 수 있다.
동 대학 바이오공학과 교수인 Firat Guder 박사가 쉽게 이용할 수 있는 셀룰로오스 종이 위에 탄소 전극을 프린팅하여 센서를 만들었다.
연구팀에 따르면 해당 재료는 생분해성이고 독성이 없다고 한다. 센서에는 모바일 기기로 읽을 수 있는 마이크로칩인 근거리 통신망(near field communications, 이하 NFC) 태그가 부착되어 있다.
포장된 생선과 닭에 대한 실험에서 PEGS는 훨씬 비싼 기존 센서보다 빠르고 정확하게 부패 가스의 미량 암모니아를 확인했다. 연구팀은 이 센서가 사용기한 표시를 대체하게 될 것이라고 기대했다.
Guder는 “사용기한 표시는 우리의 안전을 위해 설계되었지만 먹을 수 있는 음식을 버리게 만드는 단점이 있다. 반대로 안전성이라는 면에서 사용기한 표시는 부패한 음식도 그냥 먹게 만들어서 질병에 걸리게 만들 수 있다. 이처럼 사용기한 표시는 완전히 신뢰할 수 없다”라고 말했다.
또한 그는 “이 센서는 충분히 저렴하기 때문에 3년 이내에 슈퍼마켓에서 이용될 것으로 기대한다”며 “우리의 목표는 식품포장에 PEGS를 적용해 불필요한 식품 폐기나 이로 인한 플라스틱 오염을 줄이는 것이다”라고 밝혔다.
2년이면 분해되는 식품 포장용 바이오플라스틱
셀룰로오스로 만들어 투명해
리투아니아의 카우나스 공과대학(Kaunas University of Technology, 이하 KTU)의 연구팀이 퇴비화 설비에서 2년 만에 분해되는 생분해성 플라스틱을 개발했다고 밝혔다.
이번에 KTU에서 개발한 바이오플라스틱은 투명하며, 재료를 구성하는 성분들은 모두 식품 접촉에 적합하다고 한다.
전 세계적으로 1년간 생산되는 플라스틱의 양은 세계 인류의 무게와 같은 수준이라고 한다. 그러나 이들 중에서 9%만이 재활용되고 나머지는 모두 매립지에서 아주 천천히 분해된다. 플라스틱의 분해과정은 수천 년에 걸쳐 이루어지는데 이 과정에서 플라스틱은 마이크로플라스틱으로 쪼개져 지하수에 유입된 후 식품이나 환경에 영향을 끼치게 된다.
더욱이 2050년에는 전 세계 바다에 물고기보다 플라스틱이 더 많을 것으로 추산되고 있다.
플라스틱 폐기물의 처리는 현 세대가 우선적으로 고민해야 할 문제이다. 유럽의회에서는 빨대, 면봉, 식기구와 같이 흔히 이용되는 1회용 플라스틱 제품을 2021년까지 이용을 금지시키는 법률을 승인했으며, 다수의 국가에서 플라스틱 폐기물을 관리하기 위한 법안이 통과됐다. 과학자들도 이러한 활동에 참여하는 동시에 보다 환경 친화적인 솔루션을 만들고자 노력하고 있다.
이번에 KTU 화학공학과 연구팀이 만들어낸 것은 미생물의 도움으로 분해되는 완전 퇴비화 가능한 식품포장용 바이오플라스틱이다. 연구를 주도한 Paulius Pavelas Danilovas 박사는 “우리는 샌드위치, 스낵, 패스트리 등 여러 식품들을 플라스틱 창문이 있는 종이 봉지에 넣는데 익숙하다. 전면에 창문이 있어서 봉지에 있는 제품을 쉽게 볼 수 있다”며 “종이는 분해되지만 플라스틱을 종이에서 분리하는 것이 어렵기 때문에 이 포장은 재활용되지 않고 퇴비화되지 않는 것으로 간주되고 있다. 그러나 만일 우리가 해당 창문을 생분해성 플라스틱으로 만든다면 퇴비화시킬 수 있다. 나아가 이 봉지를 생분해성 폐기물을 수집하는데 이용한 후에 함께 퇴비화 용기에 넣으면 된다”라고 밝혔다.
생분해성은 미생물의 영향 하의 특정 조건에서 생분해되게 만드는 제품의 특성이다. Danilovas 박사는 “퇴비에는 여러 다양한 미생물들이 존재하면서 우리의 플라스틱을 아주 잘 소화시킬 수 있다”라고 말했다. EU의 기준인 580도의 온도를 유지하는 산업용 퇴비화 설비에서 이 바이오플라스틱은 반년이면 분해된다고 한다. 그러나 가정용 퇴비화 장치에서는 이 분해과정이 2년 정도에 이루어지게 된다.
KTU 연구팀이 개발한 바이오플라스틱은 식물이 세포막의 주요 구성성분인 셀룰로오스로 만들어졌다. 일반적으로 목재에서 얻어지는 셀룰로오스는 자연계에서 가장 흔한 형태의 바이오폴리머이다.
연구팀에 따르면 바이오플라스틱을 개발하는데 있어서 생분해성 외에도 투명성도 중요한 문제점 중 하나라고 한다. 소비자들이 투명성을 많이 요구하기 때문이다. Danilovas 박사는 “일반적으로 액상 플라스틱을 만들기 위해서는 가열할 필요가 있지만 종이를 가열하면 액체가 되지 않고 타버린다”며 “우리는 셀룰로오스를 액체 상태로 변환시킬 수 있을 뿐만 아니라 독성도 없는 복합재료를 찾아낼 수 있어서 매우 기쁘게 생각한다. 이는 식품에 관련된 모든 제품에서 매우 중요한 특성이다”라고 밝혔다.
Danilovas 박사는 자신들이 개발한 환경에 이로운 생분해성 포장이 기존 포장과 비교하여 몇 배나 비싸다는 점을 인정했다. 그러나 환경을 생각하는 소비자들이 증가하고 있는 만큼 산업체들도 생분해성 포장 대체재에 관심을 갖게 될 것이라 기대했다.
▲ 리투아니아의 카우나스 공과대학 연구팀이 퇴비화 설비에서 2년 만에 분해되는 생분해성 플라스틱을 개발했다.
라이온델바젤, 바이오 기반 플라스틱 병행 생산
네스테와 포장재용 바이오 플라스틱 상업 생산
전 세계 최대의 플라스틱, 화학제품 및 정유회사 중 하나인 라이온델바젤과 폐기물 및 잔류물로부터 재생 디젤을 생산하는 전 세계 최대회사 네스테가 바이오 기반 폴리프로필렌과 바이오 기반 저밀도 폴리에틸렌을 병행 상업 생산한다고 공동 발표했다.
이번 협업은 재생 소재를 사용한 바이오 기반 폴리프로필렌 및 바이오 기반 저밀도 폴리에틸렌을 동시에 상업 생산하는 최초의 사례이다.
공동 프로젝트는 폐기 및 잔류 오일과 같은 지속가능한 바이오 기반 소재로부터 추출한 네스테의 재생 탄화수소를 사용한다. 이 프로젝트는 식품 포장재 생산용으로 승인되었으며, 라이온델바젤의 순환경제 제품 브랜드에 새롭게 합류한 서큘렌과 서큘렌 플러스로 판매되고 있는 바이오 기반 플라스틱 수천 톤을 생산할 예정이다.