전 세계가 플라스틱 환경문제로 골머리를 앓고 있다. 플라스틱 쓰레기 지구생태계를 뒤덮고 있는 매년 플라스틱의 수요는 엄청나게 늘어나고 있어 플라스틱 문제가 환경의 가장 큰 핵심 당면과제로 부각되고 있다.

이미 해양에 투기된 플라스틱 쓰레기가 플라스틱 쓰레기 섬을 만들었고 미세 플라스틱을 해양 생태계가 먹이로 삼아 생태계에 큰 혼란을 가져오고 있어 세계 인류의 생명을 위협하고 있다는 내용은 널리 알려진 사실이다.

최근 그린피스가 내놓은 자료에 의하면 1950년부터 2015년까지 생산된 플라스틱 총량은 무려 83억 톤으로 미국 엠파이어스테이트 빌딩 2만 5천개를 합한 무게에 해당된다고 한다. 하지만 플라스틱은 자연적으로 분해되지 않아 아직까지 그대로 지구 어딘가에 존재하고 있다는 것이다. 한편 1950년에 200만톤 생산되던 플라스틱은 2015년에는 190배에 해당되는 3억 8천만톤에 이르는데 아직도 그 증가세는 멈추지 않고 있다는 것이다.

이에 반해 플라스틱이 쓰레기로 배출된 양 중 단 9%만이 재활용되었고, 12%가 소각되었으며, 79%가 매립되거나 투기되고 있다고 한다. 그런데 플라스틱 소각에서 배출되는 온실가스의 양은 매년 약 9억 톤에서 18억 톤 정도로 추정된다고 한다. 이는 우리나라에서 매년 배출하는 온실가스 7억 톤보다 훨씬 많은 양이다.

만일 9억 톤 정도의 온실가스라면 500MW 석탄화력발전소 189개를 운영하는 것과 맞먹는 양이어서 플라스틱 환경문제를 해결하지 못한다면 ‘2050년 탄소중립’도 사실상 실현될 수 없는 일이 되고 만다. 그런데 이런 온실가스의 양은 2050년까지 3배 이상 증가할 것으로 전망하고 있으니 플라스틱 환경문제는 전 세계적인 핵심과제로 부각되지 않을 수 없다.

세계에서 가장 먼저 플라스틱 환경문제를 해결하겠다고 나선 EU 국가에서는 2005년 2월에 플라스틱 생산업체들이 섬유·플라스틱제품을 환경 친화적으로 생산할 것을 다짐하는 자율협정을 체결하였고 국제적으로 인정된 표준안 준수를 선언하였다. 

그리고 2015년까지 기존 석유기반 고분자의 약 5%가 바이오 플라스틱으로 대체하고 2020년까지 모든 플라스틱을 무독성이고 재생 가능한 플라스틱 및 재생가능자원으로부터 제조된 플라스틱을 제조해야 하는 목표를 세웠다. 이에 참여했던 BASF사, Cargill사 등 폴리머 생산시 국제적으로 인정된 표준안을 준수할 것을 선언하고 6개 자동차 메이커는 최근에 재활용 가능한 플라스틱 사용을 95%까지 끌어 올렸다고 한다.

한편 전 세계적으로 포장재 및 소비재 부문에 기존 플라스틱 백의 사용 금지를 입법화하고, 환경세까지 부과하여 플라스틱제품 사용을 저지하는 추세다.

우리나라에서도 커피전문점 매장 내 플라스틱 일회용컵 사용을 금지했고, 마트에서는 종량제가 아닌 일회용 비닐쇼핑백 사용을 금지했으며 2030년까지 플라스틱 폐기물 발생량 50% 감축을 목표를 설정하였다. 그렇지만 석유계 플라스틱의 생산단가는 kg당 1.7~2달러 수준인 반면 생분해 플라스틱인 PLA, 지방족폴리에스터, TPS, PHB 등은 kg당 4~5달러 수준이어서 산업체들이 적극적으로 이를 수용하고 있지 않은 실정이다. 이에 비활용 쓰레기를 이용한 바이오 베이스 플라스틱을 생산해 약 2~2.5달러 수준을 유지하려는 노력이 지속되고 있으나 아직 큰 진전을 보고 있지 못한 실정이다.

2006년, 시카고에서 개최된“바이오 2006”에서는 다양한 레드 바이오, 그린 바이오 및 화이트 바이오신기술이 선보였다. 이중 가장 눈길을 끈 것이 화이트 바이오 기술이었다. 바이오 플라스틱이 이러한 화이트 바이오의 핵심기술의 일종으로 주목을 받고 있다.

사실 각 바이오 기술은 성격에 맞춰 세 가지 색깔로 구분하는데 의약학 분야의 레드 바이오, 농원예 분야의 그린 바이오, 산업용품 생활용품 분야의 화이트 바이오이라고 부른다. 이 중 가장 눈길을 끄는 것이 화이트 바이오 산업이다.

산업생산 공정에서 효소나 미생물을 이용하는기술로 친환경 부분에 초점을 맞춘 기술 분야인 화이트 바이오 기술이 최근 각광을 받고 있다. 화이트 바이오 기술은 석유나 석탄처럼 유해 물질을 방출하지 않고도 깨끗한 에너지를 생물체에게서 뽑아내는 기술이나, 기존 합성 화학 물질대신 식물과 미생물을 이용해서 실생활에서 접할 수 있는 생활에 밀접한 음식, 연료, 옷감, 플라스틱 등을 생산하는 기술 분야이다.

최근 들어 국내외에서 옥수수 프린터, 옥수수 휴대폰, 플랜트 바틀, 자동차 분야의 바이오카 등 바이오매스 및 범용 플라스틱을 이용해 만든 바이오 베이스 플라스틱 제품이 속속 등장하고 있다.

생체물질을 이용해 만든 바이오 플라스틱은 최근 대표적인 친환경 소재로 꼽히고 있다. 이산화탄소를 배출하는 석유계 플라스틱을 전부 또는 일부 대체하여 이산화탄소 발생량을 저감시켜 주기 때문이다. 이에 따라 앞으로 가격과 강도 같은 문제를 해결하고 또한 전분 등 식량자원의 사용을 자제하고 농업부산물, 식품공장 등 산업부산물, 도시쓰레기 등 비식량계 유기성 폐자원을 활용한 바이오 플라스틱이 미래형 소재로 각광을 받을 것으로 예상된다.

이와 같이 화석에너지로 생산된 플라스틱을 대체하기 위해 그동안 꾸준히 개발되어온 생분해성 소재 관련 제품들에 관심이 쏠리면서 바이오매스 기반 분해성 플라스틱이 국내외에서 주목받고 있다.

생분해성 바이오플라스틱은 기존의 썩지 않는 플라스틱과 달리 자연상태에서 완전한 분해가 되어 미세플라스틱을 배출하지 않는 플라스틱을 의미한다. 그중에서도 자연에서 미생물(박테리아, 곰팡이 등)에 의해 이산화탄소와 물로 분해되는 친환경 폴리에스터 고분자 소재를 활용한 생분해성 바이오플라스틱제품 개발이 활발하다.

현재 상업적으로 생산 판매되고 있어 실용화한 바이오플라스틱 소재는 PCL, PLA, PHA, PHB, PBS 등 지방족 폴리에스테르 및 전분과 지방족 폴리에스테르를 혼합 사용한 것들이다. 플라스틱 대체용 제품으로 옥수수, 볏짚, 목분, 톱밥 등 유기성 폐자원류나 종이, 펄프류 등 천연계 고분자를 원료로 이용하여 제품화한 것들도 있다.

전 세계가 코로나 팬데믹과 기후위기를 극복하기 위한 각종 환경규제, 석유자원 고갈, 기후협약 등이 공통 관심사로 부각되고 있는 요즈음 바이오 플라스틱으로 환경문제를 해결해 나가려는 노력들이 지속적으로 이뤄지고 있다.

다양한 산업용, 농원예용, 포장재, 산업용 플라스틱, 바이오 섬유와 자동차용내외장재, 벽지 장판 등 건축자재, 비닐 필름 등 기존의 석유화학 제품 대부분을 대체하는 연구가 빠르게 진행되고 있어 머지 않아 바이오 플라스틱이 지구환경의 구세주로 등장하게 될 것으로 기대된다.