플라스틱 오염을 정화하다

Sep 07, 2023

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스폰지. 그들이 할 수 없는 일이 있나요? 수천 년 동안 인간은 말린 천연 스폰지를 사용하여 청소하고, 칠하고, 물이나 꿀과 같은 액체를 섭취하는 용기로 사용했습니다. 우리는 심지어 그것을 피임 도구로 사용하기도 했습니다. 합성이든 천연이든 스펀지는 많은 모공에 있는 작은 입자를 잡아내는 데 탁월합니다. 그리고 전 세계 과학자들이 보여주기 시작한 것처럼, 스펀지의 구멍이 채워진 형태는 스펀지가 우리 시대의 가장 큰 재앙 중 하나인 미세플라스틱 오염에 대한 해결책을 제공할 수 있음을 의미합니다.

지난 8월 중국의 연구자들은 미세한 플라스틱 잔해를 간단히 처리하는 합성 스폰지 개발을 설명하는 연구 결과를 발표했습니다. 테스트에서 연구원들은 특별히 준비된 플라스틱으로 채워진 용액을 스펀지 중 하나를 통해 밀어 넣으면 스펀지가 액체에서 미세 플라스틱과 더 작은 나노 플라스틱을 모두 제거할 수 있음을 보여주었습니다. 이러한 입자는 일반적으로 스펀지의 많은 구멍에 갇히게 됩니다. 실험에서는 스펀지의 효과가 부분적으로 플라스틱 농도와 액체의 산도 및 짠맛에 따라 다양했지만 최적의 조건을 통해 연구원들은 미세 플라스틱의 최대 90%를 제거할 수 있었습니다. 그들은 수돗물과 바닷물에서부터 지역 테이크아웃 수프에 이르기까지 모든 것에 그것을 시도했습니다.

플라스틱을 삼키는 스폰지는 대부분 전분과 젤라틴으로 만들어집니다. 커다란 흰색 마시멜로처럼 보이는 이 생분해성 스폰지는 너무 가벼워서 꽃 위에 균형을 맞추면 식물의 꽃잎이 똑바로 세워지고 단단해지기 때문에 연구자들은 저렴하고 쉽게 운반할 수 있어야 한다고 제안합니다. 내부를 보면 스펀지의 구조는 작은 거품 같은 구멍이 많다기보다는 들쭉날쭉한 표면처럼 보입니다.

중국 해양 대학의 재료 화학자이자 논문의 공동 저자인 Guoqing Wang에 따르면 스펀지 공식은 조정 가능하다고 합니다. 두 화합물이 혼합될 때 온도를 조정함으로써 스펀지를 어느 정도 다공성으로 만들 수 있다고 그는 말합니다. 이는 수집된 입자의 크기에 영향을 미칩니다. 다공성이 높은 스폰지에는 매우 작은 기공이 많아 매우 작은 입자를 잡는 데 좋습니다.

Wang은 스펀지가 산업 규모로 생산된다면 폐수 처리장에서 미세 플라스틱을 물 밖으로 걸러내거나 식품 생산 시설에서 물의 오염을 제거하는 데 사용될 수 있다고 말했습니다.

스위스 취리히 응용과학 대학의 화학자 크리스티안 아들하르트(Christian Adlhart)는 미세 플라스틱을 수거하기 위한 스펀지 필터를 만드는 실험도 세탁기에 사용하는 것도 가능할 것이라고 제안합니다. 일부 미세 플라스틱은 세탁물에서 소용돌이칠 때 합성 섬유에 의해 떨어져 나온 후 수로로 유입됩니다. Adlhart는 “이러한 스펀지를 드럼 안에 넣을 수도 있습니다.”라고 말합니다. "내 생각엔 그것이 섬유질의 많은 부분을 흡수할 것 같아요."

이와 같은 스펀지는 두 가지 메커니즘 덕분에 작동한다고 그는 덧붙였습니다. 예를 들어 물이 짜내고 방출되는 것처럼 물이 활발하게 흘러 들어가면 마치 양동이에 구슬을 모으는 것처럼 미세 플라스틱 입자가 스펀지의 기공 안에 갇히게 됩니다. 그러나 스펀지가 단순히 물 속에 떠 있는 경우에도 정전기 상호 작용으로 인해 일부 플라스틱 입자가 스펀지에 달라붙게 됩니다.

그러나 스펀지의 잠재적 채택에는 딸꾹질이 있습니다. Adlhart는 그 중 하나는 전분과 젤라틴이 식품 산업에 중요하다는 것이며 이는 미래에 핵심 성분에 대한 경쟁이 있을 수 있음을 의미한다고 말했습니다. 그러나 유사한 스펀지는 다른 재료로 만들어질 수 있습니다. 예를 들어 Adlhart와 그의 동료가 개발한 버전은 해면 구조를 제공하기 위해 갑각류 껍질에서 추출한 설탕인 키토산을 사용합니다. 키토산은 상업적으로 널리 사용되지 않기 때문에 동일한 경쟁에 직면하지 않을 것이라고 Adlhart는 말합니다.

Adlhart는 키토산 나노섬유의 매트릭스를 함께 회전시키는 것을 포함하는 그의 스펀지 디자인은 굴이 바닷물을 펌핑할 때 아가미에 입자를 가두는 여과섭식 활동에서 영감을 받았다고 말했습니다.