과불화화합물(PFAS)는 좀처럼 분해하기가 어려운 물질로 악명이 높다. 그러나 많은 제품에 사용되면서 수질오염 및 토양오염의 주범이다. 방치하면 몇 세대 동안 해악을 끼치는 물질이다.
뉴욕타임스(NYT)가 18일 희소식을 전했다. PFAS를 손쉽게 분해할 수 있는 방법을 과학자들이 찾아냈다는 것이다.
사이언스 저널 이날자에 실린 논문에 값싼 화합물과 PFAS를 낮은 온도에서 끓이는 방법으로 분해하는 방법이 제시됐다. 불과 몇 시간 만에 완전히 분해된다는 것이다.
PFAS를 오염된 물이나 토양에서 추출한 뒤 이 방법을 적용하면 된다. 그러나 논문 저자중 한 사람인 노스웨스턴대 화학자 윌리엄 디치텔은 아직 실험실 결과일 뿐이며 실용화까지는 더 많은 연구가 이뤄져야 한다고 말했다.
PFAS가 처음 개발된 것은 1930년대다. 물에 젖거나 더렵혀지는 걸 막는데 탁월한 효과를 냈다. 미국의 3M사가 PFAS 화합물을 사용해 섬유와 카페 오염을 방지하는 스카치가드(Scotchgard)를 개발했다. 늘어붙지 않은 테프론 프라이팬에도 PFAS가 도포된다. 화재진압에도 PFAS 거품이 사용되며 치실과 음식을 포장하는 랩에도 사용된다.
PFAS는 건강에 해롭다. 저용량만 섭취해도 암을 유발하고 간을 손상시키며 미숙아를 만들고 면역력을 약화시킨다. 그러나 거의 모든 사람의 몸에 PFAS가 어느 정도 축적돼 있다.
PFAS가 도포된 랩을 사용해 음식을 덮거나 PFAS가 도포된 청바지를 입는 것만으로도 위험한 수준이 될 수 있다. 주변 환경에서 노출되는 경우도 일반적이다. 공장에서 사용되면서 공기중으로 유출되고 PFAS를 강이나 지하수에 버리는 기업도 있다. 국방부는 훈련장에 PFAS를 뿌린다.
일단 배출된 PFAS는 부패되지 않기 때문에 영원히 보존된다. 분자 내 결합이 워낙 단단해 물이나 효소, 기타 자연적 요인으로는 분해가 안된다. 이 때문에 PFAS는 지구상의 모든 물과 토양에 축적돼 왔다. 이달초 티벳과 남극에 PFAS를 함유한 빗방울이 떨어졌다는 연구가 발표되기도 했다. 이들이 분석한 많은 물질들에서 미 환경청이 정한 기준치를 넘는 농도의 PFAS가 발견됐다.
North American #Biochar & #Bioenergy Conference Highlights! Biochar to remediate #PFAS – Biochar in #carboncredits – Biochar in Mid-Atlantic #restoration & #sustainableag. We presented on #biochar in nature based #wastewater treatment & #bioreactor garden! https://t.co/Zd3hwV4fLL pic.twitter.com/TfpaRehwmh
— Paul Sturm (@RidgeToReefs) August 17, 2022
디치텔 박사 연구팀은 오염된 물에서 PFAS를 추출할 수 있는 끈적한 고분자 물질을 개발했다. 그러나 추출하는 것만으로는 해법이 되지 못했다. 추출한 PFAS를 제거하는 기존의 방법은 태워 없애는 것이다. 그러나 태워도 PFAS 전부가 없어지지 않고 대기중으로 배출된다.
디치텔 박사팀은 2020년 우연히 간단히 PFAS를 제거할 수 있는 방법을 찾아냈다. PFAS 분자 머리에는 대부분 탄소원자 1개와 산소원자 2개가 결합돼 있다. 디치텔박사팀은 앨버타 대학교에서 탄소-산소 연결을 쉽게 끊어낼 수 있는 방법을 제시했다는 것을 우연히 확인하고 PFAS 분자에 적용해봤다. 디메틸 설폭시드(DMSO)라는 널리 사용되는 용제와 섞은 뒤 끓이는 방법이었다.
연구팀이 이 방법을 처음 찾아낸 것은 2020년이지만 팬데믹으로 연구실이 폐쇄돼 연구가 진전되지 못했다. 2년 반 만에 연구를 재개한 결과 수산화나트륨(잿물)로도 같은 효과가 있는 것을 발견했다.
PFAS와 DMSO를 섞은 뒤 90도에서 120도 정도로 가열하면 몇 시간 만에 PFAS 대부분이 분해됐다. 며칠이 지나면 나머지 PFAS도 완전히 분해됐다.
디치텔 박사 연구팀은 현재 PFAS를 대량으로 처리하는 방법을 연구중이다. 또 여러 종류의 PFAS에도 이 방법이 적용되는 지도 실험하고 있다.
한편 환경연구그룹의 선임연구원 타샤 스토이버 박사는 “정말 소중한 연구”라면서도 새 기술이 실용화되더라도 PFAS 문제가 완전히 해결되긴 어려울 것이라고 말했다. 너무 오래도록 대규모로 사용됐고 지금도 계속 늘어나고 있다는 것이다.
과학자들은 연간 전세계에서 매년 5만t의 PFAS가 대기중에 배출되는 것으로 추정한다. 또 화학회사들은 빠른 속도로 새로운 PFAS를 개발해내고 있다.
스토이버 박사는 “문제 해결이 얼마나 어려운 지를 인식하고 방향을 전환하는 것만이 유일한 해법”이라고 말했다.
