핵심 요약
- 기계적 재활용은 물리적인 과정을 통해 재료를 재사용하지만, 결과적으로 품질이 낮은 부산물이 발생합니다. 이는 비용 효율적이지만 재활용품의 온전성을 떨어뜨립니다.
- 화학적 재활용은 폐기물을 개별 구성 요소로 분해하여 더 다양한 폐기물을 처리할 수 있게 합니다. 열분해, 가스화, 그리고 용매를 이용한 분해는 화학적 재활용의 대표적인 예입니다.
- 자동 회수 기계와 인센티브 프로그램은 재활용을 장려하지만, 허용되는 재활용품의 종류에 따라 한계가 있습니다. 폐기물 에너지화와 리튬 이온 배터리 재활용 또한 잠재적인 대안입니다.
비영리 단체와 환경 운동가들의 노력에도 불구하고 전 세계 재활용률은 여전히 제자리걸음입니다. 다양한 종류의 폐기물들이 여전히 매립지에 묻히고 있으며, 이는 일관성 없는 재활용 과정과 수거 시스템의 미흡함 때문입니다. 많은 국가들이 여전히 구식의 저비용 시스템에 의존하고 있습니다.
그렇다면, 재활용 기술이 발전함에 따라 어떤 기술이 가장 큰 영향을 미칠까요?
1. 기계적 재활용
기계적 재활용은 수집된 재료를 분쇄, 용융, 변형 등 물리적 과정을 거쳐 재활용하는 방식입니다. 재활용품의 화학적 구조는 그대로 유지되므로 서로 다른 재료를 혼합할 수 없습니다. 폐기물 처리 기관은 종이, 유리, 금속, 플라스틱 등을 재활용할 때 이 방법을 주로 사용합니다.
많은 공공 및 민간 부문에서 기계적 재활용을 선호하는 이유는 다른 재활용 기술에 비해 비용이 저렴하기 때문입니다. 심지어 일부 사람들은 재활용품을 직접 갈거나 녹여서 성형하는 간이 장치를 만들기도 합니다.
하지만 기계적 재활용의 단점은 다른 시스템에 비해 품질이 낮은 부산물이 발생한다는 점입니다. 물리적인 과정은 재활용품의 구조적 무결성을 손상시키기 때문입니다. 예를 들어, 100% 재활용 재료로 만들어진 종이 봉투나 플라스틱 병을 보면 품질이 낮다는 느낌을 받을 수 있습니다.
2. 화학적 재활용
이미지 출처: IBM Research/플리커
화학적 재활용은 폐기물을 기본 구성 요소로 분해합니다. 이렇게 분해된 개별 단량체는 새로운 제품으로 재활용됩니다. 재활용품은 더 이상 원래 형태를 유지하지 않으며, 완전히 다른 물질 상태로 변화합니다.
화학적 재활용의 가장 큰 장점은 더 넓은 범위의 폐기물을 처리할 수 있다는 점입니다. 기계적 과정에서는 “더러운” 품목을 재활용하기 어렵습니다. 대부분의 폐기물 처리 시설은 부식되거나 오염된 재활용품(예: 음료가 남은 플라스틱 병, 오염된 식품 포장재)을 매립지로 보냅니다.
OECD 보고서에 따르면, 플라스틱 폐기물 중 실제로 재활용되는 비율은 9%에 불과합니다. 현재 화학적 재활용에는 세 가지 주요 유형이 있습니다.
열분해
열분해는 섭씨 400~800도 사이의 고온, 무산소 상태에서 재활용품을 가열하는 과정입니다. 복잡한 플라스틱을 처리할 때 주로 사용됩니다. 이 과정을 통해 재활용품은 분자 수준으로 분해되어 바이오 오일, 합성 가스, 숯 등의 부산물로 변환됩니다. 열분해 부산물은 순수한 재료와 거의 동일한 품질을 갖습니다. 이 과정을 통해 화학적 재활용이 기계적 재활용과는 달리 품질을 유지하는 방법을 알 수 있습니다.
미국 연방 도로국에 따르면, 미국 운전자들은 매년 2억 8천만 개 이상의 자동차 타이어를 폐기합니다. 그러나 제조사들은 폐타이어를 지속가능하게 재활용하는 방법을 찾지 못하고 있습니다. Big Atom Tire Recycling은 열분해를 통해 이 문제를 해결합니다. 이 회사는 폐타이어를 화학적으로 분해하여 원유와 플라스틱으로 변환하여 새로운 도로용 타이어의 원료로 사용할 수 있게 합니다.
가스화
가스화는 제한된 산소 환경에서 재활용품을 섭씨 800~1200도로 가열하는 열화학 재활용 공정입니다. 주로 사용된 플라스틱, 바이오매스, 유기 폐기물을 분해하는 데 사용됩니다. 열분해와는 달리, 가스화는 더 높은 온도를 필요로 하며, 열, 전기, 합성 가스(syngas)를 생산합니다. 또한, 가스화는 폐기물로부터 청정 에너지를 생산하는 효율적인 방법입니다. 태양광 패널과 폐기물 재활용을 통해 에너지를 얻게 되면 화석 연료 소비는 크게 감소할 것입니다.
용매 분해
용매 분해는 재활용품을 섭씨 100~300도의 특수 용매에 녹이는 저온 열화학 과정입니다. 이는 폴리에스터나 폴리우레탄을 재활용하는 데 효율적인 방법입니다. 이러한 혼합 플라스틱 폐기물은 기계적 재활용이 어렵기 때문에 대부분 매립지로 보내집니다.
물론 용매 분해는 생체 물질과 유기 폐기물 처리에도 사용됩니다. 용매 분해의 일반적인 부산물에는 연료, 올리고머, 단량체 등이 있습니다. 이러한 재활용 재료는 매우 다재다능하며, 고품질 플라스틱 제품, 에탄올 알코올, 윤활유 등을 생산하는 데 사용될 수 있습니다.
열분해, 가스화, 용매 분해는 기계적 재활용보다 효율적이지만, 투자 비용이 높아 일부 폐기물 처리 시설에서만 활용 가능합니다. 이러한 기술이 표준 재활용 기술로 자리 잡기까지는 수십 년이 걸릴 수 있습니다.
3. 자동 회수 기계
이미지 출처: Donald_Trung/위키미디어 공용
자동 회수 기계(RVM)는 재활용품(예: 빈 유리 용기, 플라스틱 병, 알루미늄 캔)을 기계에 반납하는 사람들에게 보상을 제공하여 재활용을 장려합니다. 기계는 일반적으로 쿠폰, 할인 카드, 현금 등을 지급합니다. 재활용품을 기계에 넣고 보상을 받는 과정에서 폐기물은 자동으로 분류됩니다. RVM의 주요 한계는 허용되는 재활용품 종류가 제한적이라는 점입니다. 대부분의 폐기물 처리 시설은 여전히 기계적 재활용 방식을 사용하기 때문에 오염된 재활용품은 매립지로 보내질 위험이 있습니다.
소매 브랜드들도 소비자들이 특정 품목을 재활용하도록 유도하는 유사한 방식을 사용합니다. 예를 들어, Apple의 재활용 프로그램은 사용자들이 기존 Apple 기기를 반납하면 특별 프로모션이나 할인을 제공합니다.
4. 폐기물 에너지화(WtE)
폐기물 에너지화는 고온 제어 연소를 통해 도시, 산업, 농업 폐기물을 재활용하는 방식입니다. 이 과정에서 열과 전기 같은 청정 에너지 부산물이 생성됩니다. WtE 기술은 대체 에너지 자원을 보다 폭넓게 활용하는 데 기여할 수 있습니다.
WtE와 가스화는 유사한 과정을 거치고 비슷한 부산물을 생산하지만, 서로 다른 기술을 사용합니다. 가스화는 제한된 산소 환경에서 폐기물을 가열하는 반면, WtE는 재활용품을 직접 소각합니다. 또한 WtE는 합성 가스를 생산하지 못합니다.
5. 리튬 이온 배터리 재활용
스마트폰, 스쿠터, 전기차 등 전동 기기에 대한 의존도가 높아짐에 따라 리튬 이온 배터리 수요가 꾸준히 증가하고 있습니다.
국제에너지기구(IEA)는 전기차 배터리 수요가 2022년 330GWh에서 2023년 550GWh로 급증했다고 발표했습니다. 리튬 이온 배터리가 화석 연료보다 덜 해롭긴 하지만, 대량 생산은 더 많은 채굴 프로젝트를 유발할 수 있습니다.
가장 좋은 해결책은 지속 가능한 재활용 시스템을 따르는 것입니다. 배터리 폐기 및 재활용 시설은 리튬 이온 배터리 제조사들이 새로운 재료에 대한 의존도를 줄일 수 있도록 이러한 프로세스를 실행해야 합니다.
건식 제련
건식 제련은 열분해의 한 종류입니다. 이 과정은 산소가 거의 또는 전혀 없는 고온 환경에서 재활용 배터리를 가열하여 다양한 금속을 추출하는 데 사용됩니다. 건식 제련의 단점은 가열 과정에서 질소 산화물과 황을 배출한다는 점입니다. 따라서 시설에서는 이러한 배출을 제어해야 합니다.
습식 제련
습식 제련은 건식 제련과 반대로, 재활용 배터리를 특수 용액에 녹이는 저온 공정입니다. 습식 제련 시설은 분해 후 금속을 추출합니다. 습식 제련의 가장 큰 문제점은 폐수를 발생시킨다는 점이며, 시설에서는 이 폐수를 안전하게 처리해야 합니다.
직접 재활용
직접 재활용은 수명이 다한 배터리를 재활용하고 재조립하는 기계적 과정입니다. 저렴하고 접근성이 높다는 장점이 있지만, 재조립된 배터리는 원래의 기능에 적합하지 않아 백업 전원 용도로만 사용될 수 있습니다.
기술 발전으로 재활용 시스템이 계속해서 간소화될 것입니다.
전 세계 재활용률은 단기간에 개선될 수 없습니다. 가정, 시민 단체, 비영리 단체, 정부 기관은 효율적인 재활용 기술을 활용하고 지역 폐기물 관리 정책에 통합하기 위해 노력해야 합니다. 아직 활용되지 않은 고급 분류 시스템이 너무 많습니다. 효율적인 재활용 시스템은 사회에서 증가하는 폐기물 문제로 인한 피해를 완화할 뿐이라는 것을 기억해야 합니다. 모든 사람은 일회용 플라스틱 제품 사용을 줄이기 위해 노력해야 합니다.