화학뉴스

국내 연구진이 셀룰로스(Cellulose)를 고부가가치 화학원료로 활용할 수 있는 공정을 개발했다.
부산대학교 제정호 교수(응용화학공학부) 연구팀은 천연물질인 셀룰로스를 높은 효율로 다가알코올로 전환할 수 있는 친환경 반응 공정 개발에 성공했다.
다가알코올은 분자 내 알코올성 하이드록시기(-OH)를 2개 이상 갖는 알코올로, 식품·의약·산업 등 다양한 분야에 쓰인다.
최근 석유 자원 대신 탄소중립적인 셀룰로스와 같은 친환경 자원을 탄소원으로 사용해 플래스틱 단량체 및 지속가능 화학적 물질을 생산하는 기술이 많이 연구되고 있다.
셀룰로스는 포도당과 같은 다가알코올들이 수백에서 수천개로 결합한 천연 고분자 물질이며 결합을 선택적으로 절단하면 산업적으로 널리 사용되는 기초화학물질인 EG(Ethylene Glycol), 수크로스(Sucrose) 등 다가알코올로 전환할 수 있다.
그러나 셀룰로스는 수소 결합을 통해 높은 결정성의 단단한 구조를 가져 화학적 분해를 위해서는 고농도 황산을 사용하는 친환경적이지 않은 방법이 주로 적용되고 있다.
고체산 촉매를 사용한 물 용매 기반 반응시스템도 개발됐으나 고체 셀룰로스와 고체 촉매와의 접촉이 제한받기 때문에 반응 효율 및 속도가 현저히 느리다는 단점이 있다.
연구에서는 초임계 상태의 이산화탄소(CO2)를 기존 고체산 촉매 공정에 투입해 탄산에서 발생하는 산촉매 효과와 반응 용매의 효과를 부가함으로써 기존 공정 대비 반응 효율을 5배 이상 증진하는데 성공했다.
제정호 교수팀은 “높은 반응 효율과 더불어 반응 후 압력 강하를 통해 이산화탄소는 다시 기체로 회수돼 생성물과 자발적으로 분리되므로 기존 산·염기 중화 혹은 용매 분리와 같은 문제가 발생하지 않아 친환경적”이라고 강조했다.
최근 넷제로 실현 및 탄소중립 달성을 위해 기존 석유 자원이 아닌 탄소중립적인 식물성 자원을 화학원료로 사용하는 것이 세계적인 이슈가 되고 있다.
특히, 셀룰로스로부터 의약, 화장품, 화학제품 등 산업적 응용처가 매우 넓은 다가알코올을 생산하는 화학 반응은 산업적 활용도가 매우 클 것으로 기대된다. (강)