화학뉴스

일본 연구진이 PU(Polyurethane)를 쉽게 리사이클할 수 있는 기술을 개발했다.
일본 도쿄(Tokyo) 대학 연구팀은 우레탄 분자를 쉽게 CR(Chemical Recycle)할 수 있도록 카보닐기를 가진 모노머로 포름아미드를 얻는 수산화 분해촉매를 개발한 것으로 알려졌다.
2종의 모노머가 결합된 우레탄 결합을 선택적으로 절단하는 반응으로, 기존 반응의 포름아미드를 만들 때 아민과 메탄올(Methanol)까지 분해돼 리사이클 효율이 떨어지는 문제를 해결한 것으로 평가된다.
우레탄은 쿠션, 페인트, 접착제 등에 범용적으로 사용되는 열경화성 수지이며 지속가능성을 높이는 새로운 리사이클 기술 개발이 기대되고 있다.
우레탄 분자 등 카보닐 화합물에는 모노머를 연결하는 결합 방식이 케톤, 에스터, 아미드, 우레탄, 우레아 등으로 다양하며 순서대로 반응성이 낮아지는 특징이 있다.
일반적으로 결합을 절단하는 수산화 반응 역시 순서대로 약해지며 우레탄 결합과 우레아 결합은 분해가 어려우며 2개 결합보다 반응성이 높은 결합이 포함되면 반응성이 높아지고 결합이 우선시되면서 분해되거나 반응이 과도해져 카보닐기 자체까지 분해되는 과제가 있다.
도쿄도 연구진은 인과 질소를 포함한 배입자, 이리듐 등으로 구성된 우산화 촉매가 적절한 염기를 조합함으로써 우레탄 분자 결합을 포름아미드와 알코올로 분해시키도록 하는데 성공했다.
에스터 결합과 아미드 결합 대비 반응성이 낮은 우레탄 결합을 선택적으로 절단함으로써 아미드 결합으로 성립된 포름아미드를 아민과 메탄올까지 분해하지 않는 특이한 성질을 가지도록 했다.
실제 우레탄은 에스터 결합과 아미드 결합 뿐만 아니라 우레탄 결합보다 반응성이 낮은 우레아 결합이나 환상 구조 이소시에누레이트 고리를 포함한 것이 많으며, 도쿄도 연구진이 개발한 촉매는 우레아 결합이나 이소시아누레이트 고리 분해에서도 우레탄 결합과 비슷하게 카보닐기를 저해하지 않고 CR이 용이한 모노머를 얻는 성과를 거둔 것으로 알려졌다.
리사이클 플래스틱은 크게 폴리머 형태로 리사이클이 가능해 MR(Mechanical Recycle) 처리할 수 있는 것과 모노머로 되돌려 CR 처리하는 열가소성 수지 등으로 구분할 수 있으며 우레탄 등 열경화성 수지는 CR이 더욱 효과적일 것으로 평가되고 있다. (강)