사용 응용 프로그램
시약판은 1951년 발명된 이래 임상 진단, 분자생물학, 세포생물학, 식품 분석, 제약학 등 다양한 분야에서 필수적인 도구로 자리 잡았습니다. 최근 고처리량 스크리닝을 포함한 과학적 응용 분야는 거의 불가능해 보이기 때문에 시약판의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다.
의료, 학계, 제약, 법의학 등 다양한 분야에서 사용되는 이 플레이트는 일회용 플라스틱으로 제작됩니다. 즉, 사용 후에는 봉지에 담아 매립지로 보내거나 소각 처리하는데, 종종 에너지 회수 없이 폐기됩니다. 이러한 플레이트가 폐기되면 매년 약 550만 톤의 실험실 플라스틱 폐기물이 발생하는데, 이 중 일부가 플라스틱 오염으로 인해 발생합니다. 플라스틱 오염이 전 세계적인 문제로 대두되면서, 과연 유통기한이 지난 시약 플레이트를 더욱 친환경적인 방식으로 폐기할 수 있을지에 대한 의문이 제기됩니다.
시약 접시를 재사용하고 재활용할 수 있는지 논의하고, 이와 관련된 몇 가지 문제점을 살펴보겠습니다.
시약판은 무엇으로 만들어졌나요?
시약판은 재활용 가능한 열가소성 플라스틱인 폴리프로필렌으로 제조됩니다. 폴리프로필렌은 저렴하고 가벼우며 내구성이 뛰어나고 다양한 온도 범위를 가진 소재라는 특성 때문에 실험실용 플라스틱으로 매우 적합합니다. 또한 멸균되고 견고하며 성형이 용이하고 이론적으로 폐기가 용이합니다. 폴리스티렌 및 기타 재료로도 제작될 수 있습니다.
그러나 고갈과 과도한 착취로부터 자연을 보호하기 위해 개발된 폴리프로필렌과 폴리스티렌을 포함한 다른 플라스틱은 이제 심각한 환경 문제를 야기하고 있습니다. 이 글에서는 폴리프로필렌으로 제조된 접시에 중점을 둡니다.
시약판 폐기
영국의 대부분의 사립 및 공립 실험실에서 유통기한이 지난 시약 플레이트는 두 가지 방법으로 폐기됩니다. '봉투'에 담아 매립지로 보내거나, 소각하는 것입니다. 두 방법 모두 환경에 해롭습니다.
매립지
플라스틱 제품은 매립지에 매립되면 자연적으로 생분해되는 데 20년에서 30년이 걸립니다. 이 기간 동안 납과 카드뮴과 같은 독소를 함유한 플라스틱 제품 생산에 사용된 첨가제가 서서히 땅속으로 스며들어 지하수로 유입될 수 있습니다. 이는 여러 생태계에 매우 해로운 결과를 초래할 수 있습니다. 따라서 시약 플레이트를 땅속에 묻지 않는 것이 중요합니다.
소각
소각로는 폐기물을 태우는데, 대규모로 소각하면 사용 가능한 에너지를 생산할 수 있습니다. 시약판을 소각하는 방법으로 소각을 사용하면 다음과 같은 문제가 발생합니다.
● 시약판을 소각하면 다이옥신과 염화비닐이 배출될 수 있습니다. 이 두 물질은 모두 인체에 유해한 영향을 미칩니다. 다이옥신은 독성이 매우 강하여 암, 생식 및 발달 장애, 면역 체계 손상을 유발할 수 있으며, 호르몬에도 영향을 미칠 수 있습니다[5]. 염화비닐은 희귀한 간암(간 혈관육종)뿐만 아니라 뇌암, 폐암, 림프종, 백혈병의 위험을 증가시킵니다.
● 위험한 화산재는 단기적 영향(메스꺼움, 구토 등)부터 장기적 영향(신장 손상, 암 등)까지 일으킬 수 있습니다.
● 소각장이나 디젤, 가솔린 차량 등에서 배출되는 온실가스는 호흡기 질환의 원인이 됩니다.
● 서구 국가들은 종종 폐기물을 소각하기 위해 개발도상국으로 운송하는데, 어떤 경우에는 불법 시설에서 소각합니다. 그곳에서 발생하는 독성 연기는 지역 주민의 건강에 큰 위협이 되어 피부 발진에서 암까지 다양한 질병을 유발합니다.
● 환경부 정책에 따르면 소각은 최후의 수단으로 처리되어야 합니다.
문제의 규모
NHS(영국 국민보건서비스)에서만 매년 13만 3천 톤의 플라스틱을 생산하는데, 그중 재활용 가능한 것은 5%에 불과합니다. 이러한 폐기물 중 일부는 시약판에서 발생합니다. NHS는 '더 친환경적인 NHS를 위한 노력(For a Greener NHS)'[2]을 발표하며, 가능한 경우 일회용 장비에서 재사용 가능한 장비로 전환하여 탄소 발자국을 줄이는 혁신적인 기술을 도입하고자 노력하고 있습니다. 폴리프로필렌 시약판을 재활용하거나 재사용하는 것은 시약판을 보다 환경 친화적으로 폐기하는 두 가지 방법입니다.
시약 플레이트 재사용
96 웰 플레이트이론적으로는 재사용이 가능하지만, 여러 가지 이유로 종종 재사용이 불가능합니다. 다음과 같은 요인들이 있습니다.
● 다시 사용하기 위해 세척하는 데는 엄청난 시간이 소요됩니다.
● 특히 용매를 사용하여 세척하는 데 비용이 발생합니다.
● 염료를 사용한 경우 염료를 제거하는 데 필요한 유기 용매가 판을 녹일 수 있습니다.
● 세척과정에서 사용된 모든 용매 및 세제는 완전히 제거되어야 합니다.
● 사용 후 접시는 즉시 세척해야 합니다.
플레이트를 재사용할 수 있도록 하려면 세척 과정 후 플레이트가 원래 제품과 구별할 수 없어야 합니다. 고려해야 할 다른 복잡한 문제도 있습니다. 예를 들어, 플레이트에 단백질 결합을 강화하는 처리가 되어 있다면 세척 과정에서 결합 특성이 변할 수 있습니다. 이렇게 되면 플레이트가 더 이상 원래 제품과 동일하지 않게 됩니다.
귀하의 실험실에서 재사용을 원하는 경우시약판이와 같은 자동 플레이트 세척기가 실행 가능한 옵션이 될 수 있습니다.
시약판 재활용
접시 재활용에는 5단계가 포함됩니다. 처음 세 단계는 다른 재료를 재활용하는 단계와 동일하지만 마지막 두 단계는 매우 중요합니다.
● 컬렉션
● 정렬
● 청소
● 용융에 의한 재가공 – 수집된 폴리프로필렌은 압출기로 공급되고 4,640°F(2,400°C)에서 용융되어 펠릿화됩니다.
● 재활용 PP를 활용한 신제품 생산
시약판 재활용의 과제와 기회
시약판을 재활용하는 것은 화석 연료를 이용하여 새로운 제품을 만드는 것보다 훨씬 적은 에너지를 소모하므로[4] 유망한 선택입니다. 그러나 고려해야 할 몇 가지 장애물이 있습니다.
폴리프로필렌은 재활용이 잘 안 됩니다
폴리프로필렌은 재활용이 가능하지만, 최근까지 전 세계적으로 재활용률이 가장 낮은 제품 중 하나였습니다(미국에서는 소비 후 재활용률이 1% 미만으로 추정됩니다). 그 이유는 두 가지입니다.
● 분리 – 플라스틱은 12가지 종류가 있으며, 그 차이를 구분하기가 매우 어려워 분리 및 재활용이 어렵습니다. Vestforbrænding, Dansk Affaldsminimering Aps, 그리고 PLASTIX는 플라스틱을 구분할 수 있는 새로운 카메라 기술을 개발했지만, 일반적으로 사용되지 않아 플라스틱을 출처에서 직접 분류하거나 부정확한 근적외선 기술을 사용해야 합니다.
● 특성 변화 – 폴리머는 연속적인 재활용 과정을 거치면서 강도와 유연성을 잃습니다. 화합물 내 수소와 탄소 사이의 결합이 약해져 재료의 품질에 영향을 미칩니다.
하지만 낙관할 만한 이유도 있습니다. P&G는 PureCycle Technologies와 협력하여 오하이오주 로렌스 카운티에 "처음처럼" 좋은 품질의 재활용 폴리프로필렌을 생산하는 PP 재활용 공장을 건설하고 있습니다.
실험실 플라스틱은 재활용 계획에서 제외됩니다.
실험실용 플레이트는 일반적으로 재활용 가능한 재질로 만들어지지만, 모든 실험실 재료가 오염되었다는 것은 흔한 오해입니다. 이러한 오해는 전 세계 의료 및 실험실에서 사용되는 모든 플라스틱과 마찬가지로 시약 플레이트도 오염되지 않은 경우에도 재활용 제도에서 자동으로 제외된다는 것을 의미합니다. 이 분야에 대한 교육이 이러한 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.
이와 더불어 실험실 기구를 제조하는 회사들은 새로운 솔루션을 제시하고 있으며, 대학들은 재활용 프로그램을 구축하고 있습니다.
열 압축 그룹(Thermal Compaction Group)은 병원과 독립 실험실에서 현장에서 플라스틱을 재활용할 수 있는 솔루션을 개발했습니다. 플라스틱을 발생원에서 분리하고 폴리프로필렌을 고체 연탄으로 만들어 재활용할 수 있습니다.
대학들은 자체적인 오염 제거 방법을 개발하고 폴리프로필렌 재활용 공장과 협의하여 오염 제거된 플라스틱을 수거하고 있습니다. 사용된 플라스틱은 기계에서 펠릿 형태로 가공되어 다양한 용도로 사용됩니다.
요약
시약 플레이트실험실에서 매일 사용하는 소모품으로, 2014년 전 세계 약 20,500개 연구 기관에서 발생한 실험실 플라스틱 폐기물이 약 550만 톤에 달하는 것으로 추산됩니다. 이 중 연간 133,000톤의 폐기물이 NHS에서 발생하며, 그중 재활용 가능한 것은 5%에 불과합니다.
역사적으로 재활용 계획에서 제외되었던 유효기간이 지난 시약판은 이러한 폐기물의 증가와 일회용 플라스틱으로 인한 환경 피해의 원인이 되고 있습니다.
시약 접시와 기타 실험실 플라스틱 제품을 재활용하는 데에는 극복해야 할 과제가 있으며, 이를 재활용하면 새 제품을 만드는 것보다 에너지가 덜 소모될 수 있습니다.
재사용 또는 재활용96웰 플레이트두 가지 모두 사용한 접시와 만료된 접시를 처리하는 친환경적인 방법입니다. 그러나 폴리프로필렌 재활용과 연구 및 NHS 실험실에서 사용한 플라스틱을 수용하는 것, 그리고 접시를 재사용하는 데에는 어려움이 따릅니다.
실험실 폐기물의 세척 및 재활용, 그리고 재활용 및 반입을 개선하기 위한 노력이 지속적으로 진행되고 있습니다. 시약판을 더욱 친환경적으로 폐기할 수 있도록 새로운 기술이 개발 및 도입되고 있습니다.
이 분야에는 아직도 극복해야 할 장벽이 몇 가지 있으며, 이 분야에서 활동하는 연구소와 산업계에서는 더 많은 연구와 교육이 필요합니다.
게시 시간: 2022년 11월 23일