소지츠‧브라스켐, 바이오 MEG 70만톤 건설 … 중국은 저탄소화

MEG(Monoethylene Glycol)는 바이오 및 저탄소 투자가 활발해지고 있다.
소지츠(Sojitz)와 브라스켐(Braskem)의 합작기업 서스테이니아(Sustainea)는 2028년 가동을 목표로 미국 인디아나 라피엣(Lafayette)에 옥수수 베이스 글루코스를 원료로 활용할 수 있는 바이오 MEG 플랜트를 건설할 예정이다.
No.1 플랜트는 생산능력 10만톤 이상으로 상업화할 예정이며 2030년대 중반 글로벌 3대 생산기지를 완성함으로써 총 70만톤 체제를 확립하는 것을 목표로 하고 있다.
서스테이니아는 소지츠와 브라스켐이 49대51로 설립한 합작기업으로 안정적인 원료 조달체제와 효율적인 바이오 MEG 제조 프로세스를 앞세워 시장 진출을 도모하고 있다.
2028년 상반기 양산을 개시하기 위해 2024년까지 생산기술 확립을 마쳤고 2026년 최종투자 결정을 내릴 것으로 알려졌다.
인디아나 공장 건설에는 4억달러(약 5900억원)를 투입하며 원료 조달을 위해 식물 베이스 산업용 원료를 생산하는 프리미언트(Primient)와 양해각서(MOU)를 체결하고 프리미언트의 라피엣 공장 부지에 바이오 MEG 플랜트를 병설하기로 했다.
바이오 MEG 제조 프로세스는 덴마크 엔지니어링 메이저 할도톱소(Haldor Topsoe)의 특허기술을 MEG 생산에 적용하는 방식으로 독자 개발한 프로세스를 채용한다.
촉매 반응을 거쳐 당을 분해한 다음 중간 생성물로 바꾸기 위해 수소를 첨가해 MEG를 얻고, 바이오 에탄올(Ethanol) 탈수로 에틸렌(Ethylene)을 생산하는 방식이며 산화나 가수분해가 필요한 기존 방법과 달리 공정 수가 적은 장점이 있다.
MEG를 생산하는 과정에서 MPG(Monopropylene Glycol)가 부생되지만 목적물 수율이 상당히 높고 생산효율이 우수한 프로세스로 평가되고 있다. MPG는 UPR(Unsaturated Polyester Resin)이나 부동액 원료로 활용할 수 있다.
바이오 MEG 생산제품은 글로벌 시장에 공급하며 현재 마케팅 활동을 펼치고 있다. 수요기업에게는 원료 작물 채취부터 MEG 출하까지 모든 과정에 대한 탄소발자국 데이터를 제공할 방침이다.
서스테이니아 프로세스는 글루코스 뿐만 아니라 다양한 육탄당을 원료로 사용할 수 있으며 No.2 플랜트 이후부터 사탕수수 등 다른 작물과 비식용 바이오매스도 원료로 적용할 방침이다.
바이오 MEG를 활용하면 바이오매스도 약 30%의 PET(Polyethylene Terephthalate) 생산이 가능하며, 서스테이니아는 바이오매스도 100%를 달성하기 위해 PTA(Purified Terephthalic Acid)도 바이오화를 추진하거나 원료 공급에 머무르지 않고 자체적으로 PET를 생산하는 방안까지 검토하고 있다.
또 PTA 대신 바이오 베이스 FDCA(2,5-Furandicarboxylic Acid)를 사용해 차세대 폴리에스터(Polyester)로 주목받고 있는 PEF(Polyethylene Furanoate)를 사업화할 방침이다.
일본 하이켐(HighChem)은 중국에서 저탄소 EG(Ethylene Glycol) 라이선스 사업을 확대하고 있다.
최근 지구 온난화에 대응하기 위해 세계적으로 이산화탄소(CO2) 배출 감축을 위한 노력이 가속화되는 가운데 하이켐은 독자적인 기술 라이선스 사업을 통해 저탄소사회 실현에 기여하고 있다.
특히, 합성가스에서 EG를 생산하는 SEG(Syngas to Ethylene Glycol）기술로 주목받고 있다.
폴리에스터 원료로 널리 사용되는 EG는 중국 소비량만 2500만톤에 달하며 하이켐은 중국법인 HighChem Jiangsu의 난퉁(Nantong) 공장을 통해 SEG 촉매를 연구개발·생산·공급하고 있다.
기존에는 석유를 원료로 하는 에틸렌 프로세스로 EG를 생산했으나 하이켐은 석탄, 천연가스, 제철공장, 카바이드(Carbide) 제조과정 등에서 발생하는 오프가스를 비롯한 다양한 원료로 합성가스를 생성해 EG를 생산하는 SEG 기술을 보유하고 있다.
SEG는 하이켐이 일본 우베(UBE)가 보유하고 있던 석탄 가스화에서 DMO(Dimethyl Oxalate)를 생산하는 기술과 DMO로부터 EG를 생산하는 연구소 레벨의 기술을 상업화 및 스케일업하는데 성공한 것으로, 기존 에틸렌 프로세스 대비 탄소 원자 이용률이 95%로 약 25% 높고 사용하는 원료에 따라 이산화탄소 배출량 감축이 가능한 것으로 알려졌다.
중국은 현재 EG 생산량의 40%를 SEG 프로세스로 생산하고 있다. 하이켐은 라이선스 계약 23건을 체결해 총 생산능력이 1000만톤에 달하며, 600만톤 이상이 상업가동을 개시한 것으로 알려졌다.
하이켐은 2011년 난퉁 공장을 건설했다. 부지면적 4만평방미터에 DMC(Dimethyl Carbonate)용 촉매와 촉매 원료를 공급하며 촉매 생산능력은 3000톤으로 병설 연구소에서 개선·개량을 거듭하고 있는 것으로 알려졌다.
중국 EG 수요는 불투명하나 아프리카 등 개발도상국 수요가 증가할 것으로 기대하고 있으며, 특히 에틸렌 프로세스와 SEG 프로세스 등 2종류의 합성가스 프로세스가 경쟁할 것으로 예상되는 가운데 원료 코스트다운과 품질 향상을 목표로 연구개발을 지속할 방침이다.
앞으로 동남아시아, 중동, 러시아, 캐나다 등 자원이 풍부한 지역을 중심으로 SEG 사업을 확대할 예정이며 바이오매스 원료와 이산화탄소 베이스 EG 프로세스도 상용화할 계획이다. (강윤화 책임기자)