화학뉴스

일본 Cataler가 플로우 합성용 촉매 시스템을 개발했다.
Cataler는 도요타(Toyota Motor)의 자회사로 배기가스 정화 촉매 사업을 영위하고 있으며 일본 최대 메이저로 평가된다.
Cataler는 2024년 자원·에너지 문제 해결 기술을 새로운 비즈니스 영역으로 설정했으며 신사업 창출의 일환으로 플로우 합성 분야를 2035년까지 사업화할 계획이다.
Cataler는 배기가스 정화용 플로우 합성용으로 내부가 벌집형으로 작게 구분된 세라믹 기재 위에 귀금속 촉매를 도포한 허니컴 촉매를 개발했다.
기재 벽면에 무수히 많은 직경 수십 마이이크로미터 미세공이 뚫린 구조 덕분에 원료 기체가 벽면을 통과하는 과정에서 100마이크로미터 이하의 미세한 기포로 바뀌면서 액체 원료에 녹아들기 쉬워지며 촉매와의 접촉면적이 증가해 반응 효율이 개선된다.
플로우 합성은 미세한 유로 안에 원료를 유입시켜 화학반응을 일으키는 기술로 배치 합성보다 고효율·친환경적인 합성법으로 주목받고 있다.
플로우 합성에서 주류를 형성하고 있는 펠릿(Pellet)형, 원기둥형, 구형 촉매는 원료와의 접촉면적이 작아 미반응 원료가 많이 남기 때문에 수율이 낮은 편이며 수율을 향상시키기 위해서는 동일한 반응을 반복해야 하는 약점이 지적되고 있다.
허니컴 촉매는 수요기업의 랩스케일 플로우 합성 테스트에서 목적 화합물 수율이 펠릿 촉매 대비 2배 수준임을 확인한 것으로 알려졌다.
자동차 배기가스 정화용 허니컴 촉매는 압력, 진동 등에 대한 내구성이 우수해 촉매의 구조가 붕괴되면서 유로가 막히는 문제가 발생하기 어려운 점도 주요한 특징이다.
Cataler는 백금, 팔라듐(Palladium), 로듐(Rhodium) 등 귀금속 촉매의 종류에 따라 허니컴 촉매 42종, 리액터 크기에 따라 35밀리리터 랩 사이즈, 1.2리터 실기 사이즈 등 2종을 라인업하고 있으며 목적 화합물과 프로세스 등에 맞춘 커스텀에도 대응할 방침이다.
Cataler는 미세 기포화가 효과적인 수소화, 산화 반응 뿐만 아니라 기능성 화학제품 중간체와 최종제품 생산에 자주 사용하는 크로스 커플링, 에스터화, 아마이드화 반응에서도 펠릿 촉매보다 수율이 우수함을 확인했다.
빠르면 2025년 일부 수요기업의 파일럿 설비에서 검토가 이루어질 것으로 예상되는 가운데 사업화를 위해 장비 생산기업과도 협업기회를 모색할 계획이다. (윤)