국내 연구진이 나무에서 친환경 바이오플라스틱을 비롯한 고부가가치 화학물질을 만드는 기술을 개발했다.
한국연구재단(이사장 노정혜)은 제정호 부산대 화공생명공학과 교수팀이 하정명 한국과학기술연구원(KIST) 박사팀과 함께 목재에서 바이오연료 생산 시 버려지는 성분으로 '감마발레로락톤(GVL)'을 제조하는 촉매 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.
GVL은 GVL은 친환경 용매, 연료 첨가제, 바이오플라스틱 구성물질 등 다양한 분야에 활용할 수 있다. 자체로도 잠재적인 연료물질인 고부가가치 화합물질이다.
최근 목재에서 바이오에탄올과 같은 연료를 생산해 에너지원으로 활용하려는 연구가 활발하게 진행되면서 주목받고 있다. 목재 연료 전환 성분은 50%에 불과하다. 많은 탄소원이 폐기물로 남아 생산효율이 매우 낮다.
GVL 제조에는 바이오매스의 30%를 차지하는 폐바이오매스 성분인 '헤미셀룰로오스'를 활용하는데, 기존에는 공정 효율과 경제성이 낮다는 문제가 있다.
귀금속인 루테늄 촉매 및 수소 가스가 필수고 탈수·수소화·개환반응 등 다단계 화학반응을 거쳐야 한다.
연구팀은 루테늄 대신에 제올라이트 골격 내에 지르코늄이 치환된 저가 금속산화물 촉매를 적용했다. 이 촉매는 반응 용매인 알코올이 수소 가스 역할을 대신해 외부 수소 공급 없이 촉매 환원반응을 일으킨다.
연구팀은 촉매 외부 표면에 인텅스텐화합물을 고정하는 방법으로 탈수 및 개환 반응 선택도를 촉진했다. 이 결과로 단일 공정만으로 기존 다단계 공정에 견줄만한 70% 생산 수율을 확보했다.
제정호 교수는 “개발 촉매는 폐바이오매스 성분을 경제적이고 효율적으로 고부가가치 화학물질로 전환할 수 있음을 보여줬다”며 “목재 기반 연료 및 에너지 생산 공정의 경제성을 향상시키는데 기여할 것”이라고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
