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PET의 장점과 목재 특성을 겸비한 PET 대체물질
 바이오재생 고분자(biorenewable polymer)가 머지않아 물통 제작에 사용되던 합성 플라스틱을 대체할 전망이다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene terephthalate)는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 다음으로 가장 많이 사용되는 합성 고분자로, 매년 5천만 톤 이상의 PET가 생산되고 있다. PET의 독특한 열적, 물리적 성질로 말미암아 산업용, 식품 포장 및 음료수 병으로 널리 사용되고 있다. 하지만, 증가하는 환경문제는 석유-기반의 플라스틱을 대체하는 바이오재생 공급원료를 사용하며 좀더 친환경적인 고분자물질을 사용하도록 유도하고 있다. 하지만 그 특성을 모방하기란 쉽지 않은 것으로 알려져 있다.
PET는 화석연료의 공급원료로부터 만들어진 테레프탈산(terephthalic acid)과 에틸렌글리콜(ethylene glycol)이 교대로 구성된 고분자물질로, 열적 안정성의 핵심은 지방족-방향족 구조에 기인한다. 플로리다대학 Stephen Miller의 연구팀은 방향족과 지방족 단위를 교대로 갖고 있는 고분자를 생산하기 위해, 자연의 유기 고분자 중 가장 풍부한 물질 중 하나인 리그닌(lignin)을 사용하게 되었다. 이 물질은 구조적으로 PET와 유사하면서, 더욱 중요하게도 열적 성질도 매우 유사하다.
연구팀은 무수 아세트산(acetic anhydride)과 리그닌으로부터 종이를 제조할 때 발생하는 부산물인 바닐린(vanillin)을 결합시켜 단량체인 acetyldihydroferulic acid을 만들어 내었다. 이 단량체를 합성하면 poly(dihydroferulic acid), PHFA 를 만들 수 있는데, 이 물질은 PET의 구조적, 열적 특성을 잘 모방한 물질이다. 이 물질은 본질적으로 지속가능한 성질을 갖도록 설계되었을 뿐만 아니라, 리그닌 자체와 유사한 구조물질을 닮은 분자 단위로 분해된다.
코넬대학의 고분자 합성 및 응용 전문가인 Geoffrey Coates는, 응용의 한계성을 갖게 하는 낮은 열적 성질을 보이는 일부 바이오재생 폴리에스터와 달리, 본 물질은 PET와 비견할 만하다고 평가한다. 만약 다른 화학적 및 기계적 성질만 적절하고 생산의 경제성이 충족된다면, 이 고분자의 미래는 밝을 것이다.
앞으로, Miller의 연구팀은 PHFA의 장기적인 분해 특성 및 컵, 접시 및 물통과 같은 다른 형태에서 PET와 바이오재생 고분자의 특성을 비교할 계획이다.
Biorenewable polyethylene terephthalate mimics derived from lignin and acetic acid
Laurent Mialon, Alexander G. Pemba and Stephen A. Miller, Green Chem., 2010
DOI: 10.1039/c0gc00150c
출처 : http://www.rsc.org/Publishing/ChemScience/Volume/2010/08/wood_mimics_packaging.asp
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