담배꽁초, 더 이상 애물단지가 아니다

버려진 담배꽁초에서 트리아세틴 성분을 추출해 바이오디젤에 첨가하여 생산비용을 줄일 수 있게 됐다. [사진=Depositphotos]

최근 리투아니아의 '카우누스공과대학(KTU: Kaunus University of Technology)' 연구원들이 '리투아니아 에너지연구소(Lithuanian Energy Institute)'와 협력하여 엄청나게 버려지는 담배꽁초에서 '트리아세틴(triacetin)'을 추출할 수 있는 방법을 개발했다고 밝혔다.

엊그제 11월 27일자 열분해 국제전문지인 '분석 및 응용 열분해 저널(Journal of Analytical and Applied Pyrolysis)에 실린 논문에 따르면, 바이오디젤(biodiesel)의 생산비용을 낮추기 위해 이 대학 연구진은 폐기물로 엄청나게 버려지는 담배꽁초에서 '연소 촉진 첨가제'인 트리아세틴을 추출하는 친환경적인 방법을 개발했다고 한다. 이런 방식으로 담배꽁초를 재활용하면 폐기물 처리 뿐만 아니라 지속가능한 용도로 사용할 수 있게 된다는 것이다.

바이오디젤은 식용 및 비(非)식용유, 동물성 지방, 폐식용유와 같은 생물학적 자원으로 만들어지는 재생 가능한 생분해성 연료로, 유해한 온실가스 배출량이 적은 기존의 '화석(fossil)' 가공 디젤을 대체할 수 있는 대안으로 큰 주목을 받고 있다. 그런데 사실 바이오디젤이 겉으로 보기엔 좋은 것 같지만, 바이오디젤 생산에 드는 높은 비용이 걸림돌로 작용하고 있다.

이 때문에 바이오디젤에 '트리글리세리드 트리아세틴(triglyceride triacetin)'과 같은 첨가제를 혼합하는 것이 효과적인 해결책으로 이용되고 있다. 연구에 따르면 트리아세틴은 대기 오염을 줄이고 바이오디젤의 연소성을 높이는 데 기여할 수 있다고 한다. 문제는 트리아세틴은 일반적으로 화학적으로 생산되기 때문에 많은 화학 물질을 소비하고 많은 양의 폐기물과 독성이 있는 잔류물을 생성한다는 것이다. 따라서 당연히 친환경적인 대체 트리아세틴 공급원이 필요하다는 뜻이다.

그래서 리투아니아의 카우누스공과대학 연구진이 발벗고 나선 것이다. 이번 연구의 책임자이자 교신저자인 사미 유세프(Samy Yousef)는 "우리 연구 그룹에서는 '재활용과 폐기물 관리'라는 주제를 연구하고 있기 때문에 항상 엄청난 양으로 존재하고 독특한 구조를 가진 폐기물을 찾고 있다"면서 "담배는 연초, 종이, 아세트산 셀룰로오스 섬유로 만든 필터의 세 가지 구성 요소로 만들어져 원료와 에너지의 좋은 공급원이 되고, 또한 담배꽁초를 수거하는 시스템과 업체들이 많이 구축되어 있어 모으기가 아주 용이하다"고 설명했다.

이전에도 열분해를 통해 담배꽁초에서 원료를 추출하려는 시도가 있었지만, 연구진은 담배를 성분별로 분리하지 않는 독창적인 접근 방식을 채택했다고 한다.

유세프는 "우리와 마찬가지로 열분해를 방법으로 사용하는 연구들이 있지만, 그들은 필터 성분에만 적용하고 있다"라며 "이 경우 모든 성분을 분리하기 위해 재료의 전(前)처리 과정이 필요할 뿐만 아니라, 담배는 유독성 폐기물이기 때문에 폐기 시 특별한 주의가 필요하고, 담배 폐기물의 성분을 분리하는 과정이 기술적으로 복잡하기 때문에 경제적으로 실현 가능하지 않다"고 말한다.

연구진은 열분해를 이용하여 650, 700, 750°C의 온도에서 담배꽁초를 열분해하는 일련의 실험을 진행했다. 사용된 온도에 따라 다양한 양의 트리아세틴이 풍부한 양의 오일, 숯, 가스를 추출할 수 있게 됐다. 트리아세틴 화합물(43%)의 최대치는 750°C에서 추출되었으며, 수율은 무게로 생각했을 때의 농도인 웨이트 퍼센트(wt%) 기준으로 오일이 38wt%, 숯 25.7wt%, 가스 36.4wt%로 추정되었다. 같은 온도에서 나온 숯 제품은 흡착제로 사용할 수 있는 칼슘이 풍부한 다공성 구조를 가졌다.

유세프는 또한 "모든 제품은 나름대로의 실제 적용분야가 있다"면서 "우리의 경우, 다공성이고 칼슘이 매우 풍부한 숯은 비료나 폐수처리에 흡수제 및 에너지 저장 장치로 사용할 수 있고 가스는 에너지 용도로, 그리고 트리아세틴이 풍부한 오일은 바이오디젤의 첨가제로 사용되어 비용을 절감할 수 있다"고 그 쓰임새를 밝혔다.

우리 한 번 상상해 볼까요? 알려진 바에 따르면, 무려 4조 5천억 개의 담배꽁초가 지구 환경을 오염시키고 있다고 한다. 연구진이 제안한 방식으로 담배꽁초를 재활용하면 쓰레기를 없앨 수 있을 뿐 아니라 지속가능한 용도로도 사용할 수 있어 담배꽁초는 더 이상 애물단지로 치부되지 않을 것이다.