라이스 페이퍼로 산업 폐수 속 금을 회수하다

- 고려대 이정현 교수 연구팀, 라이스 페이퍼 흡착제 개발

- 식품 소재의 고부가가치 자원화 가능성 제시 

개발된 흡착제의 제조 과정 및 이를 활용한 금 회수 과정. (자료제공: 한국연구재단)

저가의 식품 소재인 라이스 페이퍼를 간단한 화학처리만으로 폐수 속 금을 획기적으로 회수하는 고성능 친환경 흡착제로 전환하는 기술이 개발됐다. 버려지는 전자폐기물과 산업폐수에서 저비용·친환경적으로 귀금속을 캐내는 자원순환의 새로운 길이 열린 것이다.

한국연구재단(이사장 홍원화)은 이정현 고려대학교 화공생명공학과 교수 연구팀이 식품 소재인 라이스 페이퍼를 간단한 방법으로 화학적 개질하여 폐수 내 금을 선택적으로 회수할 수 있는 흡착제를 개발했다고 6월 16일 밝혔다. 

금은 첨단 전자제품과 촉매 등 다양한 산업의 필수 자원이지만, 매장량이 한정되어 있어 폐기물에서 금을 회수하는 기술이 중요해지고 있다. 

기존의 흡착 기반 회수 기술은 유기용매와 석유계 화학물질을 다량 사용하여 환경 부담이 컸고, 분말 형태 흡착제는 사용 후 회수가 어려웠다. 또한, 기존 바이오폴리머 기반 흡착제는 물속에서 형태를 유지하기 위해 복잡한 가교공정이 필수적이어서 경제성이 떨어졌다.

이에 연구팀은 이미 필름 형태로 가공되어 있어 별도의 성형 공정이 필요 없는 라이스 페이퍼에 주목했다. 전분 기반의 라이스 페이퍼를 유기용매 대신 친환경적인 수계 조건에서 화학적으로 개질하여 금 이온 흡착능을 부여했다. 

이렇게 제조된 흡착제는 물속에서 높은 기계적 안정성을 유지하고, 다공성구조를 나타내어 실제 산업 공정에서의 활용성을 극대화했다.

개발된 흡착제는 산성의 전자폐기물 폐수 속에서 정전기적 인력과 킬레이션 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 공정만으로 고순도의 금을 회수할 수 있었다. 

이번 연구는 저가의 식품 소재를 고부가가치 자원순환 소재로 전환하여 순환경제 구현에 기여했다는 점에 큰 의의가 있다. 기존 석유계 흡착제 대비 제조 공정이 간단하고 친환경적이어서 산업폐수 처리 및 전자폐기물 자원회수 현장에 빠르게 적용될 것으로 기대된다. 

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 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구 및 공학연구센터 사업의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 국제학술지 ‘미국국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS)’에 5월 27일 온라인 게재됐다.

[Ceramic Korea (세라믹뉴스)=이광호 ]