미국 세인트루이스 워싱턴 대학교의 과학자들이 LEAFF(Advanced Multilayer Bio-leaf)라는 새로운 바이오 플라스틱 소재를 발표했습니다. 이 소재는 나무 잎을 모방한 구조로 만들어졌으며, 핵심 층은 셀룰로스 나노섬유이고 양면은 PLA(폴리락틱산) 플라스틱으로 둘러싸여 있습니다.
3중 구조는 인장 강도, 인성, 내수성 및 인쇄성을 높이는 동시에 산업용 퇴비화 장비가 필요 없이 재료가 자연스럽게 생분해될 수 있도록 합니다.
LEAFF는 폴리에틸렌(PE)이나 폴리프로필렌(PP)과 같은 일반적인 플라스틱 소재보다 인장 강도가 훨씬 뛰어납니다. 기계적 시험에서 LEAFF 필름은 순수 PLA보다 두 배 높은 강도를 보였으며, 다른 상업용 바이오 플라스틱보다 훨씬 우수했습니다. 또한, 이 소재는 내습성, 내가스성을 갖추고 있으며, 환경에서 수일간 기계적 안정성을 유지하며 물에 노출되어도 변형되지 않습니다.
LEAFF는 자연 환경에서 생분해되는 뛰어난 특성을 자랑합니다. 기존 PLA 플라스틱은 고온 및 습도 조절이 가능한 산업용 퇴비화 조건에서만 빠르게 분해됩니다. 그러나 셀룰로스 나노섬유 코어와 통합하고 다층 바이오 기반 구조로 재설계하면, LEAFF는 특별한 처리 조건 없이도 토양이나 물 속 미생물에 노출되면 분해되기 시작합니다. 약 2주 후에는 호수나 습한 토양과 같이 박테리아가 풍부한 환경에서 질량이 크게 감소합니다.
이 연구는 다양한 바이오매스 공급원을 시험함으로써 소재 생산의 가능성을 확장합니다. 연구팀은 이산화탄소, 옥수수 폐기물, 리그닌(목재), 그리고 음식물 쓰레기를 이용하여 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida)라는 박테리아의 작용을 통해 바이오폴리머를 합성했습니다. 이 박테리아는 복잡한 유기 화합물을 흡수하여 폴리하이드록시알카노에이트(PHA) 또는 폴리하이드록시부티레이트(PHB)로 전환할 수 있는데, 이 두 가지 바이오플라스틱은 생분해성과 생물학적 안전성 측면에서 높은 잠재력을 가지고 있습니다.
PLA 외에도 LEAFF는 PHB와 함께 사용하여 재료의 기계적 특성을 더욱 향상시키는 시험도 진행되었습니다. 셀룰로스 코어와 결합된 3층 PHB 필름은 효과적인 분해성을 유지하면서도 유연성이 더욱 향상된 소재를 만들어냈습니다. 특히, 이러한 변형 소재는 포장 산업에서 사용되는 기존 필름 압출 공정을 사용하여 생산할 수 있다는 점이 주목할 만합니다.
LEAFF의 또 다른 장점은 코팅 없이 바이오 잉크를 사용하여 표면에 직접 정보를 인쇄할 수 있다는 것입니다. 이러한 특성은 항균 및 친환경성이 모두 요구되는 식품 포장, 라벨링 또는 의료용 포장 분야에 특히 적합합니다.
LEAFF는 현재 일반 조건에서 생분해성을 보장하면서도 높은 내구성이 요구되는 분야에서 기존 플라스틱 소재를 대체하는 최신 기술 솔루션 중 하나로 여겨진다.
출처: https://khoahocdoisong.vn/my-phat-trien-loai-nhua-sinh-hoc-moi-than-thien-voi-moi-truong-post2149043234.html
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