과일 껍질의 펙틴과 해조류의 알긴산을 이용한 생분해성 플라스틱 제조 및 특성 분석

Manufacturing and Characterization of Biodegradable Plastic Using Pectin from Fruit Peel and Alginic Acid from Seaweed

본 연구에서는 환경 보호 및 지속 가능한 발전을 위해 버려지는 과일 껍질에서 추출한 펙틴과 생산성이 높은 해조류에서 얻은 알긴산을 활용한 비식용 작물 기반 포장재 형태의 생분해성 플라스틱을 제조하고 기계적·화학적 성질 분석 실험을 수행하였다. 계산화학을 이용해 선행연구에서 사용한 칼슘과 아연 이온 중 펙틴, 알긴산과의 결합친화도 평균값이 더 높은 아연 이온을 고화할 금속이온으로 선정하고 펙틴과 알긴산의 조합을 달리해 다섯 종류의 생분해성 플라스틱을 제조했다. 그후 인장 실험, 내화학성 실험을 통해 최적의 기계적·화학적 성질을 가진 펙틴과 알긴산 조합을 탐색했다. 그 결과 [펙틴 4g, 알긴산 4g], [펙틴 2g, 알긴산 6g] 조합이 선행연구에서 제시한 [알긴산 8g]보다 기계적 성질과 화학적 성질 모두 우수한 것으로 나타났다. 따라서 알긴산만 사용하는 것보다 알긴산과 펙틴을 25∼50% 정도 혼합하여 포장재 형태의 생분해성 플라스틱을 제조할 때 기계적 성질과 화학적 성질이 더 우수할 것으로 보인다.

In this study, biodegradable plastics in the form of non-edible crop-based packaging materials utilizing pectin extracted from discarded fruit peels and alginic acid obtained from highly productive algae were prepared and subjected to mechanical and chemical characterization experiments for environmental protection and sustainable development. Using computational chemistry, zinc ions with higher average binding affinity to pectin and alginate were selected as the metal ions to be solidified among calcium and zinc ions used in previous studies, and five types of biodegradable plastics were prepared by varying the combination of pectin and alginate. The results showed that the combinations of [4g pectin, 4g alginic acid], [2g pectin, 6g alginic acid], and [2g pectin, 6g alginic acid] had better mechanical and chemical properties than [8g alginic acid], which was suggested in previous studies. Therefore, it seems that biodegradable plastics with 25∼50% alginic acid and pectin have better mechanical and chemical properties than alginic acid alone.