Sargassum-based particleboards for sustainable construction: Performance of pelagic and benthic biomass combined with agro-industrial residues

매년 카리브해, 멕시코, 그리고 브라질 전역의 해변에는 엄청난 양의 갈색 해조류가 밀려옵니다. 사르가섬(sargassum)이라 불리는 이 해조류는 바다의 자연스러운 일부이지만, 기후 변화와 오염으로 인해 압도적인 양으로 유입되고 있습니다. 이 해조류가 모래 위에서 부패하면서 지역 생태계를 해치고, 관광업을 방해하며, 공중 보건을 위협하는 독성 가스를 방출합니다. 동시에, 전 세계 가구 및 건설 산업은 캐비닛, 선반, 벽을 만들기 위한 목재 패널을 생산하기 위해 나무를 베어내는 것에 크게 의존하고 있습니다. 너무 많이 썩어가는 해조류와 너무 많은 나무가 베어지는 것, 이 두 가지 문제는 서로 관련이 없어 보이지만, 둘 다 새로운 용도가 필요한 과잉 유기 물질을 포함하고 있습니다. 과학자들은 이러한 폐기물 흐름을 유용한 제품으로 전환하는 방법, 즉 재료를 버리는 대신 재사용하는 개념인 순환 경제를 찾는 데 점점 더 집중하고 있습니다. 과제는 이 젖고 섬유질이 많으며 종종 염분을 머금은 재료들을 건축이나 주거용으로 사용할 수 있을 만큼 강하게 결합하는 방법을 찾는 것입니다.

브라질과 캐나다의 연구팀은 이 썩어가는 해조류를 건축 자재로 변형할 수 있는지 테스트하기 위해 나섰습니다. 그들은 식물 섬유나 나무 조각을 접착제와 함께 압축하여 만드는 평평한 판인 파티클보드를 만드는 데 집중했습니다. 연구팀은 두 가지 유형의 사르가섬을 수집했습니다. 하나는 먼 바다에 떠다니다가 거대한 매트로 해안가로 밀려오는 것이고, 다른 하나는 해안 근처 해저에서 자라는 것입니다. 이 해조류 조각들을 서로 붙잡아두기 위해, 그들은 두 가지 흔한 농업 부산물인 사탕수수 바가스(사탕수수를 짠 후 남은 섬유질 펄프)와 코코넛 껍질 섬유를 혼합했습니다. 그들은 보통 공장에서 사용하는 석유 기반 접착제보다 독성이 적은 식물 기반 접착제인 피마자유로 만든 특수 접착제를 사용했습니다. 목표는 이 혼합물이 가구나 내부 벽면에 필요한 안전 및 강도 기준을 충족하는 단단한 패널을 형성할 수 있는지 확인하는 것이었습니다.

연구진은 재료들이 어떻게 작용하는지 비교하기 위해 네 가지 다른 유형의 패널을 제작했습니다. 어떤 패널은 사탕수수 바가스를 외층으로 사용하고 중심부에 해조류를 넣었으며, 다른 패nel은 코코넛 섬유를 외부에 사용하고 내부에 해조류를 넣었습니다. 그들은 이 혼합물을 큰 도마 크기의 보드로 압착한 뒤 엄격하게 테스트했습니다. 테스트에서는 물에 젖었을 때 보드가 얼마나 부풀어 오르는지, 부서지기 전까지 얼마나 많은 무게를 견딜 수 있는지, 그리고 층간 결합력이 얼마나 좋은지를 측정했습니다. 결과는 두 가지 농업 파트너 사이에서 명확한 차이를 보여주었습니다. 사탕수수 바가스를 사용한 패널은 사무실 칸막이나 가구와 같은 건조한 환경에서의 비구조적 용도에 대한 엄격한 요구 사항을 매우 잘 충족했습니다. 이 보드들은 튼튼했고, 형태를 유지했으며, 물을 너무 많이 흡수하지 않았습니다.

반면, 코코넛 껍질 섬로 만든 패널은 성능이 그리 좋지 않았습니다. 결합력 측면에서 최소한의 안전 기준은 충족했지만, 사탕수수 버전보다 훨씬 더 많은 물을 흡수하고 더 많이 부풀어 올랐습니다. 연구진이 강력한 현미경으로 보드를 관찰했을 때, 그 이유는 명확히 드러났습니다. 사탕수수 입자들은 서로 빽빽하게 맞물려 밀도 높고 단단한 구조를 만들었습니다. 그러나 코코넛 섬유는 더 길고 가늘어서 보드 내부에 틈과 빈 공간을 남겼고, 이로 인해 물이 쉽게 스며들 수 있었습니다. 입자들이 어떻게 맞물리는지의 차이가 보드의 종류보다 더 중요하다는 것이 증명되었습니다. 해조류가 오픈 오션에서 왔는지 해저에서 왔는지는 최종 보드의 강도에 거의 영향을 미치지 않았는데, 이는 적절한 농업 파트너와 혼합되었을 때의 이야기였습니다.

연구는 또한 이 새로운 보드가 열을 차단하는 능력, 즉 단열 기능이 얼마나 좋은지도 측정했습니다. 사탕수수와 해조류로 만든 패널은 건설에 사용되는 표준 목재 제품과 유사한 속도로 열을 전달했는데, 이는 건물을 따뜻하거나 시원하게 유지하는 데 도움이 될 수 있음을 시사합니다. 연구진은 해조류 단독으로는 너무 약하고 물을 많이 흡수하여 주요 건축 블록으로 사용하기에는 무리가 있지만, 사탕수수 바가스 및 식물 기반 접착제와 결합했을 때는 충전재로서 매우 효과적이라고 결론지었습니다. 이러한 접근 방식은 늘어나는 환경적 골칫거리를 가치 있는 자원으로 전환할 수 있는 실질적인 방법을 제공합니다. 해변에서 썩어갈 해조류를 사용함으로써, 지역 사회는 분해 과정에서 발생하는 독성 가스를 줄이는 동시에 목재 제품의 지속 가능한 대안을 만들어냄으로써, 해안의 문제를 건설 산업의 해결책으로 바꿀 수 있습니다.