미시간 뉴에이고에서 플라스틱으로 연료 생산, 논란 예상되는 이유

인간은 매년 4억 톤 이상의 플라스틱 폐기물을 배출한다.

미국만 해도 2010년에 인구 1인당 하루 평균 0.34kg(약 0.75파운드)의 플라스틱 폐기물을 배출했으며, 이는 개봉하지 않은 탄산음료 캔 하나와 같은 무게이다.

플라스틱 제품은 100년 넘게 음식의 신선도를 유지하고, 의료 위생을 개선하며, 교통수단의 에너지 효율성을 높이는 등 우리의 삶의 질을 향상시켜 왔다.

그러나 그동안 플라스틱 폐기물도 쌓여왔다. 오늘날 이는 해결되지 않은 거대한 문제로, 전 세계적으로 플라스틱 폐기물의 9%만이 재활용되고 있으며, 대부분은 기계적 처리 과정을 통해 배수관 같은 제품으로 재탄생한다. 나머지 19%는 소각되고, 나머지는 매립지에 묻히거나 환경으로 유출되어 생태계를 해치고 인류 건강에 피해를 준다.

기존 및 미래의 플라스틱 폐기물을 처리하기 위해서는 기계적 재활용 이상의 새로운 접근이 필요하다. 연구자들은 플라스틱을 분자 수준에서 분해해 새로운 제품으로 변환하는 화학적 재활용을 연구해 왔다.

'화학적 재활용'이라는 개념은 논란의 여지가 있다. 이 용어는 다양한 공정을 포괄하는데, 일부는 플라스틱 폐기물을 매립하는 것보다 환경에 더 해로울 수 있다.

2023년, 미시간 주 뉴에이고에 있는 재활용 센터는 클린 비전 코퍼레이션(Clean Vision Corporation)의 자회사인 클린-시즈(Clean-Seas)와 협력하여 새로운 화학적 재활용 시설을 개설할 계획을 발표했다.

이 프로젝트가 발표되었을 때, 현지 언론은 어떤 형태의 화학적 재활용이 계획되었는지, 그리고 그것이 지역사회와 환경에 좋은 영향을 미칠지에 대해 의문을 제기했다. 클린-시즈의 보도자료에 따르면, 플라스틱은 연료의 전구체로 전환될 예정이지만, 회사는 지난 1년 동안 계획을 공개적으로 업데이트하지 않았다.

더 컨버세이션(The Conversation)은 클린 비전 코퍼레이션에 의견을 요청했지만 응답을 받지 못했다.

미시간 대학교와 노스캐롤라이나 대학교, 케니언 칼리지의 화학 재활용을 연구하는 화학 교수로서, 우리는 플라스틱 폐기물로 연료를 만드는 것이 이 문제를 해결하는 잘못된 방법이라고 생각한다. 이는 기후에 해를 끼치고 공기와 물을 오염시킬 뿐만 아니라, 이를 재활용이라고 부르기조차 어렵다.

2022년 말, 미시간 주 의회는 모든 유형의 폐기물에 대한 재활용 비율을 23%로 개선하기 위한 8개 법안 패키지를 통과시켰다.

이 법안 중 일부는 환경 운동가들과 여러 입법자들이 반대했으며, 화학적 재활용을 폐기물 관리가 아닌 제조로 재정의했다. 텍사스, 플로리다, 펜실베이니아를 포함한 24개 주에서도 최근 유사한 법안이 통과되어 화학적 재활용에 투자하는 기업들에게 인센티브를 제공했다.

이러한 작은 차이점이 뉴에이고에서 제안된 시설이 주에서 어떻게 규제될지에 큰 영향을 미칠 수 있다. 미시간 재활용 연합과 캘리포니아 기반의 클린-시즈 간의 파트너십인 이 시설은 폐기물 관리 시설이 아닌 제조업체로 정의될 경우 더 많은 오염물질을 공기와 물에 배출할 수 있게 된다.

파트너십은 2022년 12월 주 하원과 상원에서 모두 다수의 찬성으로 법안이 통과된 지 몇 달 만에 확정되었다.

공기와 물 오염 문제 외에도, 뉴에이고 시설이 계획한 화학적 재활용 공정, 즉 열분해(pyrolysis)가 이 폐기물의 최선의 활용 방법인지에 대한 근본적인 질문이 있다.

열분해는 폐플라스틱을 가열하여 주로 탄화수소로 이루어진 작은 분자 혼합물로 분해하는 공정이다. 이렇게 생성된 '열분해유(pyrolysis oil)'는 원유에서 추출된 기름을 대체하는 상품화학 시장에서 판매된다. 열분해유의 가장 흔한 사용처는 디젤 또는 항공유이며, 두 연료 모두 연소 시 온실가스를 배출한다.

뉴에이고에서 모든 폐기물이 열분해유로 전환되지는 않는다. 클린-시즈의 모회사 CEO인 댄 베이츠(Dan Bates)에 따르면, 뉴에이고 공장에서 투입되는 플라스틱의 절반은 현장에서 공장을 운영하는 에너지를 공급하기 위해 태워질 가벼운 탄화수소의 복합 혼합물로 전환된다.

플라스틱에서 유래한 기름과 가스를 태우는 것이 재활용처럼 들리지 않는다면, 미시간 주 의회도 동의한다. 미시간 주 의회는 "연료로 판매되는 제품은 재활용 제품이 아니다"라고 명시하고 있다.

이러한 법적 구분을 감안할 때, 뉴에이고 시설이 어떻게 연료 생산을 위해 열분해를 실행하면서도 화학적 재활용 업체로 자격을 유지할 수 있을지는 불분명하다.

그렇다면 클린-시즈가 시행하는 화학적 재활용이 서부 미시간에 30~60개의 일자리를 제공하는 것 외에 어떤 이익을 가져올까?

열분해의 주된 이점은 폐플라스틱을 매립지에서 분리하는 동시에 연료를 생산하는 것이다. 뉴에이고 시설은 처음에는 하루 50톤을 처리하고, 궁극적으로는 하루 500톤으로 증가시키는 것을 목표로 하고 있다.

그러나 다른 산업 열분해 프로젝트의 경험을 살펴보면 이러한 전망에 의문이 든다. 최근 몇 달 동안 세 곳의 열분해 프로젝트가 운영을 중단했다.

에너지 대기업 셸(Shell)은 연간 100만 톤의 플라스틱 폐기물을 열분해하겠다는 약속을 철회했는데, 그 이유는 이 과정에 사용할 수 있는 깨끗한 플라스틱 폐기물이 충분하지 않다는 것이었다.

대부분의 폐플라스틱은 재활용하기에는 너무 복잡하다. 제품 제조 단계에서 다양한 분자가 첨가되어 플라스틱의 특성을 조정하는데, 사용 과정에서 플라스틱은 음식물 쓰레기 및 기타 비플라스틱 물질로 오염된다. 이러한 불순물은 반응기 부식과 오염된 출력물 형성 같은 문제를 야기하며, 비효율적인 분리 과정이 필요하다.

이 문제를 피하기 위해 대부분의 열분해 시설은 제조 과정에서 발생하는 플라스틱 조각을 사용하고 있다. 이 깨끗한 플라스틱은 주로 제조업체에 의해 재사용되며, 매립지에 버려지지도 않는다.

화학적 재활용이 기후에 미치는 영향을 평가하는 것은 개별 연구에서 사용하는 기본 가정이 다르기 때문에 어려울 수 있다. 그러나 30개의 학술 논문 결과를 분석한 최근 메타분석에 따르면, 새로운 플라스틱을 만들기 위해 화학적 재활용을 사용하는 것은 온실가스 배출을 줄임으로써 기후에 긍정적인 영향을 미칠 수 있지만, 연료 생산을 위한 화학적 재활용은 그 반대 효과를 낳는다고 한다.

현재 클린-시즈의 백서에 명시된 계획은 플라스틱을 생산하는 것이 아니라 운송 연료나 공장 운영을 위한 연료를 만드는 것이다.

그렇다면 플라스틱 폐기물은 어떻게 처리해야 할까?

우리는 소비자와 제조업체 모두 플라스틱 제품을 가능한 한 오래 사용할 수 있도록 노력해야 한다고 믿는다. 이는 엘렌 맥아더 재단(Ellen MacArthur Foundation)이 플라스틱 수명 주기를 재고하는 보고서에서 제시한 관점이다.

플라스틱 제품의 다른 사용 가능성이 모두 소진된 후에 화학적 재활용을 통해 새로운 플라스틱이나 내구성 있는 제품을 만드는 것이 플라스틱 폐기물 문제와 기후 변화를 해결할 수 있다.

뉴에이고 열분해 시설의 출력이 새로운 플라스틱이라면, 이 순환적 접근 방식은 기후에 더 유익할 것이다. 하지만 연료를 위한 플라스틱 재활용은 그렇지 않다.