도쿄농공대학과 도쿄도립대학의 연구팀이 플라스틱(폴리에스테르)을 원료의 단량체로 분해하는 새로운 촉매 반응을 개발했다.
폴리에스테르는 섬유나 식기, 음료용 병, 가전제품이나 농업용 자재 등 광범위한 용도로 사용되어 세계적으로도 대량으로 소비되고 있는 플라스틱의 하나이다.그 분해에는, 강염기나 첨가제, 고온이나 다공정을 필요로 하는 방법이 중심이기 때문에, 보다 효율적인 분해 방법이 요구되고 있다.
본 연구자들은, 폴리에스테르가, 양단에 카르복실산이 결합한 단량체(디카르복실산)와 양단이 알코올인 단량체(디올)의 반응에 의해 생성되는 에스테르 구조가 반복된 것이다 일에 주목했다.에스테르 구조를 차례로 메탄올 등의 저분자량의 알코올로 치환해 나갈 수 있으면, 최종적으로 폴리에스테르의 원료인 카르복실산의 메틸에스테르와 디올까지 완전 분해할 수 있게 된다.
그래서, 이 분해 반응을 효율적으로 진행할 수 있는 촉매를 탐색하는 것으로 하고, 다양한 조건하에서 검토한 바, 희토류 원소의 란탄의 착체가 유효한 것을 발견하였다.폴리에스테르 중에서도 많이 이용되고 있는 폴리부틸렌숙시네이트에서는, 메탄올 중, 촉매 농도 불과 1mol%, 반응 온도 90℃, 반응 시간 4시간으로 정량적으로 폴리에스테르의 원료인 숙신산디메틸과 1,4- 부탄디올로 분해할 수 있었다고 한다.
마찬가지로, 폴리아디프산에틸렌, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 페트병의 재료인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)도 분해에 성공하였다. PET를 저렴한 촉매와 용매만으로 분해할 수 있는 방법은 종래에는 없었기 때문에, 실용성이 높은 반응이라고 할 수 있다.실제로, 시판되는 페트병도 촉매 농도 1mol%, 반응 온도 150℃, 반응 시간 4시간으로 단량체로 완전히 분해할 수 있었다고 한다.
본 반응은 시판되는 메탄올을 용매로 할 수 있어 공기 중에서 반응할 수 있다는 큰 이점을 가지므로 폐플라스틱 문제(플라 쓰레기 문제) 해결로 이어지는 사회 실장을 향한 연구의 진전이 기대된다.
