주요 내용
기계적 재활용은 제품의 활용도를 회복하기 위해 물리적 절차를 사용하지만 결과적으로 표준 이하의 잔류물을 생성합니다. 비용 효율성은 더 높지만 재사용 가능한 자원의 품질과 순도를 희생합니다.
화학 재활용은 폐기물을 구성 모노머로 분해하여 더 다양한 폐기물을 처리할 수 있습니다. 이 공정에는 열분해, 가스화 및 용해와 같은 여러 기술이 포함되며, 모두 각기 다른 방식으로 폐기물을 분해하는 역할을 합니다.
리버스 자판기 및 인센티브 프로그램은 재활용 노력을 촉진하는 효과적인 도구이지만, 특정 유형의 재활용 가능한 물질에만 적용이 가능합니다. 또한 폐기물을 에너지로 전환하고 사용한 리튬 이온 배터리에서 유가 금속을 회수하는 것은 자원 보존과 지속 가능한 폐기물 관리 관행을 위한 또 다른 방법이기도 합니다.
재활용에 대한 전 세계적인 인식을 높이기 위한 비정부기구(NGO)와 환경 운동가들의 노력에도 불구하고, 실제 재활용률은 국제적으로 교착 상태에 이르렀습니다. 다양한 종류의 폐기물이 여전히 매립지에 버려지는 등 동일한 방식으로 처리되고 있습니다. 이러한 만족스럽지 못한 상황의 주된 원인은 여러 국가에 걸쳐 존재하는 불안정한 재활용 관행과 수거 방법에 기인합니다. 또한 많은 국가에서 여전히 적은 비용으로 최소한의 이점을 제공하는 구식 기술을 사용하고 있습니다.
재활용 기술이 발전함에 따라 가장 영향력 있는 재활용 기술 유형은 무엇인가요?
기계적 재활용
기계적 재활용은 수거된 폐기물을 파쇄, 용융, 개질 등 일련의 물리적 처리를 거쳐 원래의 형태로 복원하여 재사용할 수 있도록 하는 행위입니다. 이 방법은 화학 성분을 유지하여 각 재료의 고유한 특성을 보존하므로 다양한 물질이 혼합되는 것을 방지합니다. 일반적으로 도시 폐기물 관리 기관은 이 기술을 활용하여 종이 제품, 유리 용기, 금속 성분 및 합성 폴리머를 다시 사용 가능한 원료로 전환합니다.
기계식 재활용 방법은 대체 재활용 기술에 비해 비용 효율성이 높아 공공 및 민간 기관 모두에서 널리 사용되고 있습니다. “DIYer”로 알려진 아마추어 애호가들조차도 파쇄, 용융, 성형과 같은 방법을 통해 재활용 가능한 재료를 처리하는 즉석 시스템을 구축합니다.
기계적 재활용에는 장점이 있지만 고려해야 할 몇 가지 단점이 있습니다.이러한 단점 중 하나는 다른 폐기물 관리 방법에 비해 품질이 떨어지는 제품을 생산하게 되는 경우가 많다는 것입니다. 이는 재활용 가능한 재료의 구조를 약화시킬 수 있는 물리적 공정의 가혹한 특성으로 인해 발생합니다. 그 결과, 재활용 내용물로만 만든 종이 봉투나 페트병과 같은 품목은 외관과 촉감이 더 약해질 수 있습니다.
화학 재활용
이미지 크레딧: IBM 리서치/ 플리커
화학 물질 재활용 과정에는 폐기물을 모노머로 알려진 기본 구성 요소로 분해하는 과정이 포함됩니다. 이러한 모노머는 재활용 가능한 품목이 초기 구조를 잃고 완전히 다른 물리적 형태를 취하는 동안 새로운 제품을 만들기 위해 재사용됩니다.
화학적 재활용 기술을 활용할 때 주목할 만한 이점 중 하나는 기계적 방법에 비해 더 다양한 폐기물을 처리할 수 있다는 것입니다. 기계적 공정은 음식물이나 기타 물질에 노출된 것과 같이 오염되거나 더러워진 물체를 처리하는 데 한계가 있지만, 이러한 물품은 기존의 재활용 방식에 적합하지 않아 매립지에 버려지는 경우가 많습니다. 예를 들어, 잔류 액체가 들어 있는 플라스틱 병이나 날고기로 오염된 포장재는 기계적 수단을 통한 추가 처리에는 적합하지 않지만 화학적 재활용 기술을 사용하여 처리할 수 있습니다.
OECD 은 심지어 플라스틱 폐기물의 9%만이 재활용된다고 보고합니다. 현재 화학 재활용에는 세 가지 유형이 있습니다.
열분해
열분해 공정은 산소가 없는 환경에서 고온을 이용해 화씨 752~1,472도 범위에서 재활용 가능한 물질을 열분해하는 방법입니다. 이 방법은 일반적으로 복잡한 플라스틱 폐기물을 처리하는 데 사용됩니다. 열분해는 물질을 분자 수준에서 분해함으로써 재활용 바이오 오일, 합성 가스 또는 숯 제품으로 전환하여 순수 원료에서 추출한 것과 매우 유사하게 만듭니다. 이 비디오는 기계적 재활용 방법과 달리 화학적 재활용이 최종 제품의 품질을 어떻게 보존할 수 있는지 보여줍니다.
FHWA 에 따르면 미국 운전자들은 매년 2억 8천만 개 이상의 자동차 타이어를 폐기하지만 제조업체들은 지속 가능하지만 안전하지 않은 재활용 고무를 함부로 사용할 수 없다고 합니다. 빅아톰 타이어 리사이클링은 열분해를 통해 이 문제를 해결합니다. 이 팀은 폐타이어를 화학적으로 분해하여 원유와 플라스틱으로 만들고, 이를 통해 새롭고 믿을 수 있는 도로용 타이어의 원료로 사용할 수 있습니다.
가스화
가스화 공정은 플라스틱, 바이오매스, 유기 폐기물 등 재활용 가능한 물질을 충분한 산소가 없는 상태에서 화씨 1,472~2,192도의 고온에 노출시키는 열화학적 재활용의 한 형태입니다. 이 분해 방법은 열, 전기 및 합성 가스로 알려진 합성 가스를 생성합니다. 열분해와 달리 가스화는 생산에 더 높은 온도가 필요한 더 극한 조건에서 작동합니다. 가스화를 활용하면 환경에 미치는 영향을 최소화하면서 버려지는 품목을 사용 가능한 자원으로 효율적으로 전환할 수 있습니다. 태양광과 같은 재생 가능한 에너지원을 사용하고 재활용 노력을 강화하여 전 세계 에너지 수요를 충족한다면 화석
용해
용해는 재활용 가능한 재료를 화씨 212도에서 572도의 온도 범위 내에서 고유 용매에 담가 처리하는 데 사용되는 고효율 저온 열화학 처리법입니다. 이 기술은 폴리에스테르나 폴리우레탄과 같은 복잡한 고분자 구조를 효과적으로 분해하고 분해합니다. 기존의 기계적 재활용 공정에 대한 저항성으로 인해 폐기물 관리 센터에서는 일반적으로 이러한 물질이 포함된 혼합 플라스틱 폐기물을 매립지에 처리합니다.
물론 용해는 생물학적 물질과 유기 폐기물을 모두 처리할 수 있습니다. 이 과정에서 발생하는 일반적인 부산물로는 연료, 올리고머, 단량체 등이 있으며, 이러한 부산물은 다양한 최고급 플라스틱, 에탄올 알코올, 윤활유 생산에 활용될 수 있어 활용도가 높습니다.
파쇄 또는 선별과 같은 기존의 기계적 재활용 방법에 비해 효과가 입증되었음에도 불구하고 열분해, 가스화 및 용해는 이러한 고급 폐기물 처리 공정에 필요한 높은 장비 구입 및 유지보수 비용으로 인해 상대적으로 아직 널리 사용되지 않고 있습니다. 시간이 지남에 따라 이러한 기술이 전 세계적으로 점점 더 많이 채택될 것으로 예상되지만, 광범위한 채택을 달성하기 위해서는 상당한 재정적 투자와 장기간의 시행 기간이 필요할 수 있습니다.
리버스 자판기
이미지 크레딧: Donald_Trung/ 위키미디어 커먼즈
리버스 자판기(RVM)는 개인이 빈 유리 용기, 플라스틱 병, 알루미늄 캔 등 다양한 재활용 가능한 재료를 편리하게 투입하고 보상을 받을 수 있는 혁신적인 재활용 촉진 수단으로 활용되고 있습니다. 일반적으로 이러한 보상은 쿠폰, 할인 카드 또는 금전적 보상의 형태로 제공됩니다.RVM을 이용하려면 재활용품을 지정된 슬롯에 넣고 보상을 받은 다음, 기계가 폐기물을 효율적으로 분리 및 분류하여 적절하게 처리하도록 하면 됩니다. 그러나 RVM의 한 가지 단점은 특정 유형의 재활용품을 수거할 때 선별적인 특성이 있다는 것입니다. 많은 폐기물 관리 시설이 여전히 수작업 처리 기술에 의존하고 있기 때문에
특정 제품을 재활용하는 고객에게 보상을 제공하는 방식으로 유사한 전략을 사용하는 리테일 기업들에 대한 우려가 존재합니다. 예를 들어, Apple의 재활용 프로그램은 사용자가 구형 기기를 반납하면 독점적인 혜택과 가격 인하를 제공하는 대가로 보상을 제공합니다.
폐기물 에너지화(WtE)
폐기물 에너지화 공정은 도시, 산업, 농업 폐기물 등 다양한 종류의 쓰레기를 집중적인 열처리를 통해 연소 과정을 최적으로 제어하여 변환하는 것입니다. 그 결과 열과 전력과 같은 재생 에너지원이 생성됩니다. 이 기술의 확장 가능성은 기존 에너지 자원에 대한 지속 가능한 대안에 대한 접근성을 보다 광범위하게 높이는 데 기여할 수 있습니다.
폐기물 에너지화(WtE)와 가스화는 전체 공정이 유사하고 비슷한 부산물을 생성하지만, 서로 다른 기술적 접근 방식을 사용한다는 점을 인식하는 것이 중요합니다. 특히 가스화는 폐기물을 저산소 조건에서 제어된 가열을 거치는 반면, WtE는 재활용 가능한 물질을 직접 연소시킵니다. 또한 WtE 기술은 합성 가스를 생산할 수 없다는 점에 유의해야 합니다.
리튬 이온 배터리 재활용
스마트폰, 스쿠터, 전기 자동차 등 전자 기기에 대한 의존도가 확대됨에 따라 이러한 에너지 소비 기술을 지원하기 위한 리튬 이온 배터리에 대한 수요가 급증하고 있습니다.
IEA 에 따르면 전기차 수요가 330에서 550GWh로 급증했으며 리튬 이온 배터리가 화석 연료보다 덜 해롭다는 것은 틀림없지만, 대량 생산으로 인해 의도치 않게 더 많은 채굴 프로젝트가 시작될 수 있습니다.
신중한 전략은 환경적으로 책임 있는 재활용 방법을 채택하여 리튬 이온 배터리 생산업체가 기존의 폐기물 흐름을 생산 목적으로 활용하여 1차 자원에 대한 의존도를 낮출 수 있도록 하는 것입니다. 따라서 배터리 폐기 및 재활용 센터는 보다 지속 가능한 미래로의 전환을 지원하기 위해 이러한 관행을 구현하는 것이 필수적입니다.
파이로 야금
파이로 야금 공정은 열분해의 하위 범주로, 재활용 배터리를 과도한 산소가 없는 환경에서 높은 온도에 노출시키는 것을 포함합니다. 이 기술을 통해 전문 재활용 센터는 분해된 물질에서 수많은 귀중한 지구 원소를 분리할 수 있습니다. 하지만 파이로메탈러지는 질소 산화물과 황 화합물과 같은 유해한 부산물이 발생하기 때문에 처리 시설에서 엄격한 배출 제어가 필요하다는 단점이 있습니다.
습식 제련
습식 제련은 재활용 배터리에서 귀중한 물질을 회수하기 위한 저온 처리 방법으로서 화로 제련의 대안으로 사용됩니다. 이 기술은 제어된 조건에서 맞춤형 용액에 표적 물질을 용해하는 것을 포함합니다. 이 외에도 재활용 공장에서는 자연 분해 후 지구 기반 원소를 추출할 수 있는 설비를 갖추고 있습니다. 그러나 습식 야금 공정과 관련된 한 가지 중요한 과제는 폐수 또는 폐수의 발생과 관련이 있으며, 처리 시설에서 안전하고 신중하게 폐기해야 합니다.
직접 재활용
다 쓴 배터리를 직접 재활용하려면 기계적으로 처리하여 회수 가능한 물질을 추출한 다음 새 배터리 또는 기타 제품 생산에 재사용해야 합니다. 이 방법은 배터리 폐기를 위한 저렴하고 쉽게 이용할 수 있는 솔루션을 제공합니다. 그러나 용도가 변경된 배터리는 더 이상 원래 용도에 적합하지 않으며 보조 전원으로만 사용할 수 있다는 점에 유의해야 합니다.
다 쓴 배터리를 폐기하는 방법을 알아두세요. C&EN 는 소비자와 제조업체가 부주의한 폐기 방법을 따르기 때문에 리튬 이온 배터리의 5%만 재활용된다고 보고합니다.
기술 발전으로 재활용 시스템 간소화 지속
전 세계 재활용 비율을 즉각적으로 높이는 것은 비현실적이지만, 혁신적인 재활용 기술을 구현하고 이를 지역 폐기물 처리 전략에 통합하기 위한 가정, 비영리 단체, 정부, 기업 간의 협력 노력은 필수적입니다. 아직 활용도가 낮은 첨단 분류 기술이 많지만, 증가하는 폐기물 발생으로 인한 악영향을 완화하는 데 있어 이러한 기술의 역할을 인정하는 것이 중요합니다. 그럼에도 불구하고 장기적인 지속가능성 목표를 달성하기 위해서는 일회용 플라스틱을 단계적으로 퇴출하기 위한 집중적인 노력이 여전히 필수적입니다.