국내 연구진이 차세대 바이오 플래스틱으로 주목받고 있는 PEF(Polyethylene Furanoate) 원료를 효율적으로 생산할 수 있는 촉매를 개발했다.
한국화학연구원 차현길·황성연 박사 연구팀은 PEF의 원료인 2,5-FDCA(2,5-Furandicarboxylic Acid)를 생산하는 새로운 촉매를 개발하는데 성공했다고 발표했다.
해당 촉매는 PEF의 주 원료인 2,5-FDCA를 110℃에서 99%의 효율로 만들어낼 수 있는 키토산 기반 분말 물질이다.
PEF는 EG(Ethylene Glycol)와 2,5-FDCA를 합성해 만들며 2,5-FDCA는 주로 목재에서 유래한 물질인 5-HMF(Hydroxymethylfurfural)를 변환해 만들고 있으나 지금까지는 2,5-FDCA 이외에도 다양한 부산물이 함께 발생해 효율이 떨어졌다.
이에 따라 전 세계적으로 2,5-FDCA만 선택적으로 만들 수 있는 촉매연구가 경쟁적으로 이루어지고 있으며, 화학연 연구진이 5-HMF을 2,5-FDCA로만 변환할 수 있는 촉매기술을 개발하는데 성공했다.
연구진은 키토산 바이오매스(Biomass)에서 유래한 탄소 기반의 지지체에 금속입자를 결합시켜 분말 형태 촉매 물질을 만들었다.
측정결과 전환효율이 110℃ 기준에서 99%에 달하며 촉매를 사용한 후 회수해 재사용할 수 있을 만큼 성능이 우수한 것으로 확인됐다.
또 기존촉매와 비교해 경제성과 친환경성도 두루 갖춘 것으로 평가된다.
기존 금, 납 촉매가 가격이 비싸거나 유해한 물질로 만들어진 반면 키토산 유래 촉매는 버려지는 키토산 바이오매스를 활용해 귀금속 물질의 사용량을 획기적으로 줄이면서도 전환효율이 높기 때문이다.
한국화학연구원 차현길 박사는 “바이오매스 폐자원을 활용해 제조할 수 있는 새로운 연구 아이디어로서 상업화가 충분히 가능하다”면서 “친환경 바이오 플래스틱 생산을 통해 플래스틱 폐기물 저감에도 기여할 수 있을 것”이라고 강조했다.
PEF는 식물자원을 원료로 제조되는 바이오 플래스틱으로 2020년 이후 PET(Polyethylene Terephthalate)를 대체할 것으로 기대되는 차세대 플래스틱이다.
PET와 같은 수준의 장벽특성, 열적특성을 가지고 있어 탄산음료 용기나 식품 포장소재 등 다양한 분야에서 활용할 수 있을 것으로 기대된다. (K)