미국 농무부 산하 농업 연구소(Agricultural Research Service: ARS)에서 개발한 새로운 전분 기반 필름과 코팅이 종이와 다른 재료들의 물 저항성을 높여주는 동시에 생분해성도 향상시켜준다고 한다. 식품 포장, 비닐 봉지 및 다른 제품에 이용될 이 필름은 매립지를 덮고 있는 합성 제품들의 양을 줄여줄 수 있을 것이다.

100% 생분해성인 전분은 저렴하고 빨리 분해되기 때문에 일부 플라스틱과 필름에 이용되고 있다. 그러나 기존의 전분 함유 재료들은 다른 용도로 이용하기 위하여 필요한 강도, 유연성, 가공 용이성을 충족시키지 못했다.

필름에는 석유에서 얻어진 합성 폴리머인 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol: PVOH)이 널리 이용되고 있지만 생분해성이라는 점에서는 제한이 발생하고 있다.

일리노이주 페오리아에 위치한 ARS 산하 국립 농업활용 연구센터(National Center for Agricultural Utilization Research: NCAUR)의 과학자들은 필름의 특성을 향상시키고 생분해성을 높이기 위하여 PVOH와 섞을 수 있는 전분 복합재료를 개발했다고 한다. 연구팀에는 화학자인 George Fanta, 식물 생리학자인 Frederick Felker, 화학자인 Gordon Selling, William Hay 연구원이 포함되어 있다.

Fanta는 “우리 실험실에서는 미국의 농업과 소비자들에게 이익을 가져다 줄 수 있는 전분 유래의 새로운 고부가가치 제품을 모색하고 있다. 우리가 개발하는 제품들은 폴리에틸렌(polyethylene) 비닐봉지나 폴리스티렌(polystyrene) 포장재료와 같은 완전 합성 제품들을 대체하는데 도움이 될 것이다.”라고 밝혔다.

연구팀은 고 아밀로스(amylase) 옥수수 전분과 대두 기름에서 얻을 수 있는 지방 아민 염(amine salts)으로 복합재료를 만들었다. 이들 복합재료는 각각의 단독 성분들에서는 발견되지 않는 독특하고 가치 있는 특성을 보유하고 있었다. 이번 연구의 성과 중 일부는 2016년에 ‘Journal of Applied Polymer Science’에 논문으로 발표되었다.

Fanta는 “뛰어난 물성 및 탄력성이 증가한 필름을 만들기 위해서 우리의 복합재료를 PVOH에 대량으로 혼합시킬 수 있다. 이렇게 만들어진 필름은 PVOH만으로 만들어진 필름보다 물 투과에 대한 저항성이 훨씬 높아진다.”라고 밝혔다.

상당수의 식품 포장들이 PVOH만으로 만들어진다고 Selling은 밝혔다. 더하여 그는 “우리는 포장에서 성능에 변화를 주지 않으면서도 이들 전분 복합재료를 60% 이상 혼합시킬 수 있다.”라고 밝혔다.

복합재료는 종이의 물 저항성을 늘리는데도 적용될 수 있다고 한다. Selling은 “처리되지 않은 종이는 한 방울의 물도 빠르게 흡수한다. 그러나 이 복합재료로 코팅된 종이에서는 물 한 방울이 수분간 표면에 남아있다가 조성에 따라서 종이에 흡수되기 전에 증발되어 버린다.”라고 밝혔다.

ARS는 소규모 제지 기업들에게 이상적이며 쉽게 상업화될 수 있는 이 새로운 종이 관련 기술에 대하여 이미 특허를 출원하였다고 한다. Fanta는 “이들 복합재료는 100% 바이오기반에 독성이 없으며, 공정에도 적은 비용이 든다.”라고 밝혔다.

△ 미국 농무부 산하 농업연구소는 종이 등 재료들의 물 저항성을 높이는 동시에 생분해성도 향상시키는 전분 기반 복합재료를 개발했다.

출처: 한국바이오안전성정보센터(KBCH)『바이오화학산업동향(TWB)』