플라스틱 재활용은 플라스틱 오염 문제를 해결하는 중요한 방법입니다

지난 70년 동안 전 세계적으로 83억 톤의 플라스틱이 생산되었으며, 그중 9%만이 회수되었고, 나머지 대부분은 환경으로 배출되거나 일부는 소각되었습니다. 시간이 지남에 따라 환경으로 배출된 플라스틱 폐기물은 환경적 풍화, 물리적 충돌 등을 통해 분해되며, 5mm 미만의 크기로 변한 플라스틱은 입자, 섬유 또는 박막 형태의 미세 플라스틱(MP)이 되어 주요 물질 오염을 형성합니다.

대기 중의 미세 플라스틱

과거에는 미세 플라스틱이 주로 바다와 토양에만 퇴적되는 것으로 알려졌으나, 최근 연구에 따르면 대기 중에도 다량의 미세 플라스틱이 존재하는 것으로 밝혀졌습니다. 뉴질랜드의 한 연구팀은 복합 화학 분석법을 사용하여 도시 내 0.01mm 직경의 미세 플라스틱 입자를 분석하고, 도시 대기 중 미세 플라스틱의 총량을 처음으로 계산했습니다. 오클랜드 시에서만 매년 74톤의 미세 플라스틱이 대기에서 도시 지역으로 유입되는데, 이는 300만 개 이상의 플라스틱 병에 해당하는 양입니다.

일반적인 상황에서 미세 플라스틱은 육안으로 확인하기 어렵습니다. 연구원들은 뉴질랜드 대기 중의 미세 플라스틱 퇴적 샘플을 수집하고, 형광 염료를 사용하여 미세 플라스틱을 식별했습니다.

형광 현미경 식별을 통해 연구원들은 오클랜드 지역 내 두 지점의 대기 중 미세 플라스틱 퇴적률을 평가했으며, 제곱미터당 하루 평균 4,885개의 미세 플라스틱 입자가 발견되었습니다. 도시 지역에서 관찰된 미세 플라스틱 퇴적률은 5,955개/㎡/일이었으며, 주거 지역의 퇴적률은 33,495개/㎡/일로 더욱 심각했습니다.

이전에도 런던, 독일 함부르크, 프랑스 파리 등 다른 도시에서 대기 중 미세 플라스틱이 발견된 바 있습니다. 런던은 771개/㎡/일(2020년 발표 연구 보고서), 함부르크는 275개/㎡/일(2019년), 파리는 110개/㎡/일(2016년)이었습니다. 분명히 오클랜드 대기 중 미세 플라스틱 퇴적률은 런던, 함부르크, 파리보다 훨씬 높습니다.

미세 플라스틱 성분 측면에서 연구원들은 8가지 폴리머 유형을 관찰했습니다. 비닐봉지, 박막, 플라스틱 통 등을 만드는 데 흔히 사용되는 폴리에틸렌(PE)이 전체의 39%를 차지하여 가장 많았고, 폴리카보네이트(PC)와 식수 및 음료 용기로 흔히 사용되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)가 각각 26%와 22%를 차지했습니다. PE와 PET는 가장 흔한 포장재이며, PC는 주로 전기 및 전자 제품에 사용됩니다. 이 세 가지 재료는 건설 산업에서도 자주 사용되어 미세 플라스틱의 대부분을 차지합니다.

그러나 연구원들은 오클랜드 지역의 지리적 환경이 대기 중 미세 플라스틱에 큰 영향을 미친다고 보고 있습니다. 오클랜드 지역의 높은 미세 플라스틱 수치는 인근 바다 및 풍향과 밀접한 관련이 있을 수 있습니다. 미세 플라스틱 퇴적률과 해풍 사이의 상관관계는 해안 대기 중의 미세 플라스틱이 해양 환경에서 유래했을 가능성을 보여주며, 오클랜드 하우라키 만의 파도가 바다의 미세 플라스틱을 대기로 확산시켜 대기 환경을 오염시킬 수 있습니다. 높은 퇴적률은 풍향과도 관련이 있을 수 있는데, 대기 중 미세 플라스틱 수치는 오클랜드 서부 지역에서 불어오는 바람과 관련이 있으며, 서부 지역은 오클랜드 중심부 방향입니다.

해저 및 해양의 미세 플라스틱

스페인 바르셀로나 대학교 환경과학기술연구소 연구팀의 최근 연구에 따르면, 지난 20년 동안 해저에 퇴적된 미세 플라스틱의 총량이 두 배로 증가했습니다.

연구원들은 지중해 퇴적물 내 미세 플라스틱 오염을 고해상도로 재구성하여 수중 미세 플라스틱 상황을 처음으로 분석했습니다. 해저는 바다에 떠다니는 미세 플라스틱의 최종 종착지로 여겨지지만, 해양 내 미세 플라스틱의 역사적 진화, 침전 및 퇴적 과정은 그동안 알려지지 않았습니다.

연구 결과, 미세 플라스틱은 해양 퇴적물 내에서 변하지 않고 남아 있으며, 해저에 퇴적된 미세 플라스틱의 질량은 1965년부터 2016년까지의 전 세계 플라스틱 생산량과 일치하는 것으로 나타났습니다. 구체적으로 2000년 이후 해저에 퇴적된 플라스틱 입자의 수는 두 배로 증가했으며, 이는 플라스틱 생산 및 전 세계적 사용량 감소와는 무관하게 계속 증가하고 있습니다.

1980년대 이후, 특히 지난 20년 동안 포장재, 병, 식품 용기의 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 입자와 의류 섬유의 폴리에스테르 입자 축적이 점진적으로 증가했습니다. 해저 1kg당 이 세 가지 입자의 수는 1.5mg에 달하며, 그중 폴리프로필렌 함량이 가장 많고 폴리에틸렌과 폴리에스테르가 그 뒤를 이었습니다.

이 결과는 대기 중 미세 플라스틱의 주성분이 폴리에틸렌이라는 뉴질랜드 연구원들의 결과와 유사합니다. 스페인 연구원들은 2019년 11월 해양 조사선 '사르미엔토 데 감보아(Sarmiento de Gamboa)'호를 타고 해저 퇴적물을 수집했습니다. 이 조사선은 바르셀로나를 출발하여 스페인 타라고나의 에브로 삼각주 해안으로 향했습니다. 이 지역은 지중해 서부에 위치하며, 에브로 강은 미세 플라스틱을 포함한 여러 오염 물질의 집결지로 간주됩니다. 또한 에브로 강의 퇴적물은 공해상의 퇴적률보다 높습니다.

최첨단 이미징 기술을 적용하여 11미크론 크기의 미세 플라스틱 입자를 정량화한 결과, 연구원들은 미세 플라스틱이 일단 해저에 갇히면 더 이상 분해되지 않는다는 사실을 발견했습니다. 따라서 미세 플라스틱의 생성 과정은 주로 해변, 바다 또는 해수의 플라스틱 쓰레기에서 비롯될 수 있습니다. 1960년대의 미세 플라스틱은 여전히 해저에 남아 인간 오염의 흔적을 남기고 있습니다.

해양 및 바다의 미세 플라스틱과 관련하여, UN 조사에 따르면 담배 필터가 미세 플라스틱의 중요한 공급원입니다. 매년 전 세계 담배 산업은 100억 명의 흡연자를 위해 6조 개의 담배를 생산합니다. 이 담배 필터는 주로 아세테이트 섬유라는 미세 플라스틱으로 구성되어 있습니다. 이 꽁초들이 환경으로 배출되면 햇빛과 습기 등의 요인에 의해 분해되어 방출됩니다.

담배 꽁초는 세계에서 가장 많이 버려지는 쓰레기이며 회수가 어렵습니다. 매년 약 7억 6,660만 킬로그램의 독성 폐기물이 담배 꽁초에서 발생합니다. 이는 해변에서 가장 흔한 플라스틱 쓰레기이기도 하며, 해양 생태계에 대한 미세 플라스틱 오염을 가중시킵니다.

미세 플라스틱과 독성 물질의 결합

미세 플라스틱의 가장 큰 문제는 식수, 식단 등을 통해 먹이사슬에 진입하여 결국 인체에 유입되어 일련의 피해를 줄 수 있다는 점입니다. 미세 플라스틱은 세포 내로 들어가 혈액-뇌 장벽을 통과하며 폐, 고환, 간, 뇌 기관에 축적될 수 있습니다. 현재 태반에서도 미세 플라스틱이 검출되고 있습니다. 그러나 인체에 피해를 주기 위해 어느 정도의 미세 플라스틱이 체내에 도달해야 하는지에 대한 정확한 연구 데이터는 아직 없습니다.

하지만 또 다른 상황은 미세 플라스틱에 대한 사람들의 우려를 악화시킬 수 있는데, 바로 미세 플라스틱과 일부 물질이 서로 의존하여 더 큰 독성을 생성한다는 점입니다.

미국 화학회(ACS)의 "환경 과학 및 기술 익스프레스(Environmental Science and Technology Express)"에 최근 발표된 미국 연구원들의 논문에 따르면, 미세 플라스틱과 일부 물질은 서로 부착될 수 있습니다. 예를 들어, 크롬이 미세 플라스틱에 부착되면 자외선 차단제 등에 사용되는 자외선 필터가 금속 크롬을 더욱 독성 있게 만들 수 있으며, 야생 동물, 식물 또는 인간에게 미치는 문제는 당초 예상보다 훨씬 심각할 수 있습니다.

초기 연구에 따르면 중금속은 미세 플라스틱에 쉽게 부착되어 수생 생물에게 잠재적인 피해를 줄 수 있습니다. 그러나 다른 오염 물질에 달라붙는 것 외에도, 미세 플라스틱과 그 위의 물질 혼합물은 서로 상호 작용하여 화학적 성질을 변화시킵니다.

크롬(Cr)과 같은 일부 금속은 미세 플라스틱 표면에서 다른 산화 상태를 보일 수 있습니다. Cr(III)은 비교적 안전하지만 Cr(VI)은 독성이 있습니다. 따라서 연구원들은 Cr과 미세 플라스틱이 결합할 때 산화 상태가 어떻게 변하는지, 그리고 일반적인 유기 오염 물질인 자외선 필터 분자가 산화 상태에 어떤 영향을 미치는지 규명하고자 했습니다.

연구원들은 크롬과 폴리스티렌 미세 플라스틱 입자의 혼합물을 만들었습니다. 자외선 필터가 없을 때 미세 플라스틱은 더 많은 크롬을 모을 수 있습니다. 또한 필터가 포함된 혼합물에서 Cr은 높은 산화 상태를 보입니다. 연구팀은 이러한 증가된 산화 상태가 미세 조류 개체군에 대한 환경 독성으로 전환되는지 테스트했습니다. 필터 분자가 포함된 혼합물에 노출되었을 때 미세 조류의 성장이 억제되었는데, 이는 미세 플라스틱에 부착되고 자외선 차단제를 통과한 크롬이 더 큰 독성을 생성함을 나타냅니다.

연구원들은 미세 플라스틱이 오염 물질을 더 해로운 형태로 변환하는 데 도움을 줄 수 있다고 믿으며, 이는 이전에 발견되지 않았던 미세 플라스틱의 유해한 영향입니다. 미세 플라스틱이 사람, 생물 및 생태계에 미치는 영향에 대해서는 더 많은 연구가 필요합니다.

따라서 플라스틱 재활용을 통해 플라스틱 오염 문제를 해결하는 것은 시급하고 중요한 과제입니다. 이는 현재와 미래의 이익과 직결됩니다. 우리의 삶을 편리하게 하면서도 환경과 조화로운 발전을 이루는 플라스틱을 실현하는 것이 중요합니다.