[바이오 플라스틱] 지금은 바이오 플라스틱을 보아야 할 때

 

21.3.15 이베스트투자증권에서 나온 리포트 참조하여 작성

 

 

바이오플라스틱이란

-바이오매스 기반의 고분자 플라스틱 전체를 의미

*바이오매스 : 살아있는 식물체 및 생물 유기체 총칭

*고분자 : 자연에 존재하는 고분자는 녹말, 셀룰로오스, 단백질로 되어 있음. 다세포 동물은 외피가 단백질, 대부분 다세포 식물은 외피가 셀룰로오스

-바이오플라스틱은 원료, 분해 매커니즘, 생산방법에 따라 생분해, 산화생분해, 바이오베이스, 천연 고분자 플라스틱으로 구분

 

생분해 플라스틱

-가장 각광받고 있는 방법

-1세대인 비분해성 플라스틱에 전분과 같은 생분해성 플라스틱 블렌딩 방법에서 2세대인 바이오매스를 원료로 이용하는 방법으로 넘어옴

 

 

생분해 플라스틱 1) PLA(Poly lactic acid)

-PLA는 옥수수, 사탕수수, 감자 등에서 얻어지는 전분이나 당분으로 만든 생분해 플라스틱의 한 종류

-바이오플라스틱 중 가장 먼저 상업화 성공

-현재 Cargill은 반응 증류에 의한 고순도 Lactide 생산을 위한 연속 용융중합공정 개발을 주도

-PLA는 다른 생분해 플라스틱 대비 투명하고 강도가 높음. PET 물성과 가장 유사. 다만, 낮은 열 변형 온도, 저온에서의 부서짐 등의 한계로 다른 생분해 물질과의 공중합 등을 통해 물성 개선하여 다양한 제품에 적용 중

 

 

생분해 플라스틱 2) PHA(Poly hydroxy alkanoate)

-PHA는 모노머 합성부터 생산까지 전 과정이 미생물 내 존재하는 대사회로에 의해 이루어지는 천연 폴리에스터

-PHA는

1)생산의 복잡성으로 인한 높은 비용

2)분자량 및 구조의 불안정성

으로 인해 상용화에 어려움을 겪음

 

 

기술 방향 1) PLA

-PLA는 기존 열가소성 수지에 비해 열변형 온도가 낮고 방수기능이 떨어짐. 이에 수명 짧은 포장제품 등에 많이 사용

-이에 취성과 소수성 개선을 통해 다양한 제품군에 적용하고자 함

-PLA 생산의 원료인 LA(Lactic Acid)를 얼마나 싸게 만드느냐에 따라 원가 절감 가능 > 저가격으로 가기 위한 방안

-LA의 원료로 사용되는 전분을 어떤 식물로 하느냐가 원가 절감의 핵심. 최근에는 대부분 옥수수를 이용한 전분 활용

 

 

기술 방향 2) PHA

-PHA는 사용하는 효소가 천연산에 한정되어 발휘되는 활성 및 기질 특이성 제약

-미국 Danimer와 일본의 Kaneka, 식물성 오일의 원료로 사용하는 바이오 발효 공정을 통해 PHA 생산

-PHA의 생산 원가는 탄소원, 기질 당 수량, 균체에서 회수하는 공정 효율 영향이 큼

-이에 생산수율, 속도, 축적율 향상을 통한 발효 생산 조건 최적화가 중요

 

 

바이오플라스틱 글로벌 현황

-2020년 글로벌 플라스틱 수요 내 바이오플라스틱 비중은 0.5%. 다만, LDPE/LLDPE 수요 내 바이오플라스틱 비중 3.2%

-2020년 기준 PLA가 전체 바이오플라스틱 수요 중 18.7%. PLA 다음으로 많은 연구가 진행중인 소재는 PHA

-PLA는 2018년 이후로 시장 수요가 급증하였으며 연평균 26%씩 성장을 보이고 있음

 (국내에는 상용 기업 없음, 생산성이 높은 곳이 글로벌 2곳 Purac과 Natureworks정도 밖에 없음)

-PHA는 미생물을 원료로 한 소재이기 때문에 생체적합성이 뛰어남

-글로벌 PHA Player는 Danimer(미), Scientific(미), Kaneka(일), TianAn(중), CJ제일제당(한) 등

-국내 바이오플라스틱 시장은 주로 PLA 관련 소재 가공 중심으로 발달

-PHA는 특수목적용으로 사용 가능하며 선진국 중심으로 고부가가치 산업군 적용을 위해 연구개발 중. CJ제일제당이 원료 개발 성공