화학저널

우베코산, 폐플래스틱‧바이오화학 대응 … CO2 자원화도 추진

우베코산(Ube Kosan)이 기후변동, 폐기물, 자원문제에 대응하기 위해 폐플래스틱 및 이산화탄소(CO2) 재자원화, 식물 베이스 플래스틱 원료 등 다양한 기술 개발에 박차를 가하고 있다.
관련기업, 대학 등과 공동으로 국가 차원의 연구개발(R&D) 프로젝트에 적극적으로 참여하고 있으며 2030년 실용화 및 실증시험 시작을 목표로 하고 있다.
우베코산은 기후변동, 해양 플래스틱 등 환경문제를 해결할 수 있는 기술을 개발해 장기적인 사업구조 개혁, 새로운 비즈니스 기회로 이어나갈 방침이다.
우베코산은 식품포장, 세제 리필용기 등에 사용되는 다층필름을 재자원화하기 위해 2030년 실용화를 목표로 2개 R&D 프로젝트에 참여하고 있다.
다층필름은 PE(Polyethylene) 베이스 등 범용필름과 산소 배리어층인 PA(Polyamide) 베이스 등 기능성 필름이 혼합됨에 따라 리사이클이 어려운 것으로 파악되고 있다.
우베코산은 글로벌 PA6 시장점유율 3위로 메이저의 책임을 다하기 위해 리사이클 기술 개발에 힘을 기울이고 있고, 일본 나고야(Nagoya)대학과 다층필름을 단일소재로 회수하는 고도의 분리기술을 개발하고 있다.
구체적인 내용은 밝히지 않고 있으나 물리적인 방법으로 접착된 PE, PA 층을 분리해 개별 소재로 재자원화하는 MR(Material Recycle) 기술을 개발하고 있는 것으로 알려졌다.
열, 초임계수를 이용하는 기존기술에 비해 온실가스 배출량을 약 30분의 1로 감축할 수 있으며 초기비용 및 유지관리비용도 대폭 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다.
도호쿠(Tohoku)대학, Mitsubishi Engineering Plastics(MEP), 도소(Tosoh), 돗판인쇄(Toppan Printing) 등과 공동으로 다층필름 액상분리 기술도 개발하고 있다.
고온고압 상태인 물속에 다층필름을 투입해 축합계 플래스틱인 PA를 원료 모노머로 분해한 후 PE 등을 분리해 회수하는 방식이며, 모노머는 플래스틱 원료로 되돌리는 CR(Chemical Recycle), 분리한 플래스틱은 MR을 적용할 방침이다.
고온고압 상태인 물속에서 처리하면서 다층필름에 부착된 음식물 등 오염이 제거됨에 따라 리사이클 범위를 확대할 수 있는 특징이 부각되고 있다.
자동차부품 등에 사용되는 EP(엔지니어링 플래스틱) 시장에서 탈석유 움직임이 확산됨에 따라 식물 베이스 바이오매스를 이용해 원료 모노머를 생산하는 신규 프로세스 기술도 개발하기 시작했다.
저렴하고 풍부한 식물 바이오매스를 원료로 미생물을 통해 모노머를 생성하는 것으로 국가 프로젝트에서 축적된 미생물 관련 데이터와 AI(인공지능) 등 IT(정보기술)를 활용해 목적물질을 효율적으로 생성하는 미생물 탐색 및 개량 등을 추진하고 있다.
우베코산은 오래전부터 R&D 현장에서 미생물 배양 등 관련기술을 개발하고 있으며 2030년 신규 프로세스를 실용화하기 위해 석유 베이스 모노머와 가격경쟁이 가능한 수준으로 생산효율을 높일 계획이다.
우베코산은 이데미츠코산(Idemitsu Kosan), JGC 등과 제휴해 화력발전소, 화학 플랜트 등에서 배출되는 이산화탄소와 산업폐기물을 활용해 시멘트 원료, 전자소재 등에 사용되는 탄산칼슘을 비롯한 탄산염을 생산하는 기술도 개발하고 있다.
콘크리트 등 산업폐기물로부터 칼슘을 추출한 후 폐가스에서 유래한 이산화탄소를 주입·반응시켜 탄산염을 제조하는 방식이며, 대기에 대한 이산화탄소 배출을 감축함과 동시에 이산화탄소와 산업폐기물의 유효이용을 실현할 수 있는 기술로 주목받고 있다.
우베코산을 포함한 3사는 개발기술을 실용화하기 위해 CCSU 연구회를 시작했으며 대학과 선행연구를 진행해 일정수율로 탄산염을 얻을 수 있다는 사실을 확인했고, 앞으로 화학적, 전기화학적 방법을 활용해 칼슘을 효율적으로 추출하는 기술과 고품질 탄산염을 양산하는 기술 등을 개발할 예정이다.
2030년 실용화를 목표로 하고 있으며 프로젝트 3년째에는 기초연구를 토대로 소규모 실증실험을 진행할 계획이다.
우베코산은 도쿄(Tokyo)대학, 치요다(Chiyoda), 후루카와전기(Furukawa Electric) 등과 함께 대기 중에 방출되는 이산화탄소를 회수해 에틸렌(Ethylene), 프로필렌(Propylene) 등 올레핀(Olefin)을 포함한 탄화수소를 생산하는 R&D 프로젝트에도 참여하고 있다.
공장 폐가스 수준인 약 15%부터 대기 수준인 400ppm까지 광범위한 농도의 이산화탄소를 회수하고 농축해 원료로 이용함으로써 이산화탄소와 물에서 탄화수소를 직접 합성할 뿐만 아니라 재생에너지 베이스 과잉전력을 활용해 환경부하가 적은 것이 특징이다.
대기, 실내, 폐가스에 함유된 이산화탄소를 물리흡착법, 전기화학법으로 회수하고 농축해 이산화탄소와 물에 전기환원 기술을 적용함으로써 탄화수소를 직접 만드는 방식이며, 실용화되면 석유 대신 이산화탄소로부터 플래스틱 등의 원료인 탄화수소를 생산할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
그러나 대기 등에 희미하게 확산되는 이산화탄소를 원료로 사용할 수 있는 수준으로 농축하는 기술, 탄화수소 생산효율을 양산 수준으로 향상시키는 기술 개발이 장벽으로 자리 잡고 있다.
우베코산은 주로 전기환원에 사용하는 촉매 및 반응조건 검토를 담당하고 있으며 제휴기업과 함께 석유 베이스 탄화수소와 비슷한 가격 수준을 실현하기 위해 노력하고 있다. 
우베코산은 2050년까지 온실가스 배출량 80% 감축 등을 포함한 환경비전을 발표했다.
암모니아(Ammonia), 시멘트 등 에너지를 많이 소비하는 사업을 운영함과 동시에 PA 등 플래스틱제품을 생산하면서 축적한 환경관련 경험, 지식, 요소기술을 적극 활용해 환경문제를 해결할 수 있는 대책을 가속화함으로써 새로운 비즈니스 기회를 창출할 방침이다.