[뉴스스페이스=김시민 기자] 전 세계적으로 매년 3억9000만톤 이상의 플라스틱이 생산되고 있지만, 이 중 약 9%만이 재활용되고 있어 플라스틱 폐기물 문제는 심각한 환경 이슈로 남아 있다.

그러나 최근 첨단 탄소화 기술의 발전으로 폐기된 플라스틱을 차세대 배터리 및 슈퍼커패시터용 고성능 탄소 기반 소재로 전환하는 혁신적 방법들이 속속 공개되면서 플라스틱 문제를 에너지 솔루션으로 전환하는 길이 열리고 있다.​

EurekAlert, sciencedaily에 따르면, 중국과학원 광저우 에너지 전환 연구소의 Gaixiu Yang 박사가 주도한 연구는, 플라스틱에서 탄소를 회수해 그래핀, 탄소 나노튜브, 다공성 탄소 등 다양한 고기능성 탄소 소재로 변환하는 여러 탄화 기술을 총망라했다.

특히 플래시 줄 가열(flash Joule heating) 기술은 킬로그램당 0.1kWh 미만의 낮은 에너지 소비로 밀리초 단위에 폐플라스틱을 고품질 그래핀으로 전환하며, 촉매 없이 혼합된 플라스틱 폐기물로도 가공 가능해 매립 플라스틱 처리에 적합하다.​

이같은 폐플라스틱 유래 탄소 소재들은 단순히 폐기물 저감 효과에 그치지 않고, 에너지 저장 성능 측면에서도 탁월한 결과를 보여준다. 애들레이드 대학의 연구진은 PET, PVC, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등 일반 플라스틱들을 단원자 촉매로 변환하여 배터리와 연료전지에서 우수한 전기화학적 성능을 달성했다고 보고했다.

구체적으로, 다공성 탄소는 셀레늄 배터리의 이론적 용량에 근접하는 에너지 저장량과 함께 뛰어난 사이클 안정성을 입증했으며, 슈퍼커패시터에서는 118~2,000 F/g 이상의 비정전용량과 최고 61 Wh/kg의 에너지 밀도로 상용 제품과 경쟁력을 갖추고 있다.​

경제성도 주목된다. 플래시 줄 가열 기술로 폐플라스틱 톤당 전기비용은 약 125달러로 기존 재활용 비용(최대 150달러)에 비해 효율적이다. 게다가 전통적 매립, 소각 방식은 2차 오염 문제를 일으키지만, 탄소화 기술은 폐플라스틱을 고부가가치 탄소 소재로 전환하여 환경적, 경제적 이익을 동시에 도모한다. 현재 여러 연구 단체가 생산 규모 확대를 추진 중이며, 산업화 사례도 점점 늘고 있다.​

이러한 기술은 플라스틱의 순환 탄소 경제 구축과 친환경 에너지 소재 공급에 혁신적인 전환점이 될 전망이다. 플라스틱 폐기물이 단순한 환경 문제를 넘어 차세대 배터리와 에너지 저장 장치의 핵심 원료로 재탄생하며, 지속 가능한 미래 에너지 생태계 구축에 기여한다는 점에서 각광받고 있다.​