식품 소재인 라이스 페이퍼를 간단한 화학처리만으로 폐수 속 금을 획기적으로 회수하는 고성능 친환경 흡착제로 전환하는 기술이 개발됐다. 기존 석유계 흡착제 대비 제조 공정이 간단하고 친환경적이어서 산업폐수 처리 및 전자폐기물 자원회수 현장에 빠르게 적용될 것으로 기대된다.
한국연구재단은 이정현 고려대 교수 연구팀이 라이스 페이퍼를 이용해 화학적 개질해 폐수 내 금을 선택적으로 회수할 수 있는 흡착제를 개발했다고 15일 밝혔다.
금은 산업 필수 자원으로 꼽히지만, 매장량이 한정돼 있어 폐기물에서 금을 회수하는 기술이 중요해지고 있다. 기존 흡착 기반 회수 기술은 유기용매와 석유계 화학물질을 다량 사용하여 환경 부담이 컸고, 분말 형태 흡착제는 사용 후 회수가 어려웠다. 또 기존 바이오폴리머 기반 흡착제는 물속에서 형태를 유지하기 위해 복잡한 가교 공정이 필수적이어서 경제성이 떨어졌다.
연구팀은 이미 필름 형태로 가공되어 있어 별도 성형 공정이 필요 없는 라이스 페이퍼에 주목했다.
전분 기반 라이스 페이퍼를 유기용매 대신 친환경적인 수계 조건에서 화학적으로 개질해 금 이온 흡착능을 부여했다. 이렇게 제조된 흡착제는 물속에서 높은 기계적 안정성을 유지하고, 다공성 구조를 나타내 실제 산업 공정에서의 활용성을 극대화했다.
개발된 흡착제는 산성의 전자폐기물 폐수 속에서 정전기적 인력과 킬레이션(금속 이온이 유기 화합물의 두 개 이상의 원자와 결합해 안정된 고리 구조를 형성하는 현상) 메커니즘을 통해 다른 금속을 배제하고 금 이온만을 선택적으로 흡착했다.
특히 흡착된 금 이온 일부를 스스로 금 나노입자로 환원시키는 특성을 보여 회수 효율과 선택성을 높였다. 흡착 후에는 단순한 소성 공정(물질을 높은 온도로 가열해 목적 성분만 남기는 열처리 과정)만으로 고순도 금을 회수할 수 있었다.
이정현 교수는 “값싸고 친환경적인 바이오매스 기반 소재와 공정을 통해 고부가가치 흡착제를 개발했다”며 “앞으로 다양한 바이오매스를 활용하여 귀금속 및 희토류 회수를 위한 흡착제 연구를 이어갈 것”이라고 밝혔다.
이번 연구 성과는 국제학술지 '미국국립과학원회보'에 지난달 27일 온라인 게재됐다.
이인희 기자 leeih@etnews.com
