Toray, 막 이용 프로세스 구축 … Dicel은 셀룰로오스 플래스틱 개발
화학뉴스 2013.06.11
일본 화학기업들이 바이오매스 베이스 화학제품 생산기술 개발에 박차를 가하고 있다.
특히, 옥수수, 사탕수수 등 식재료로 사용하지 않는 비식용 원료를 사용하는 개발이 주류를 이루고 있다. 비식용 원료로 가장 유력한 셀룰로오스(Cellulose)계 폐기 바이오매스는 세계적으로 소비할 수 있는 양이 약 5억톤에 달하는 것으로 추정되고 있어 이미 파일럿 수준의 기술이 개발된 것으로 알려졌다. 목화, 목재 섬유가 원료인 초산셀룰로오스는 오래 전부터 초산도에 따라 다양한 용도로 사용되고 있다. 그러나 열가소성이 부족하고 대부분 수용성이어서 플래스틱 소재로 사용하기에는 형태나 용도가 제한되는 문제점을 가지고 있다. 셀룰로오스계 바이오매스는 셀룰로오스와 리그닌(Lignin)이 견고하게 결합된 구조로 산, 알칼리, 열 등을 이용해 분해하는 전처리를 거친 후 효소로 당화해 사용할 수 있다. 다만, 전처리공정에서 셀룰로오스와 리그닌을 완전히 분해할 수 없어 고형물 분량이 많아지고 초산 등 불순물이 부생함으로써 다음 발효공정에서 미생물의 생육을 방해해 변환효율을 저하시키는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 또 셀룰로오스 당화에 사용되는 효소인 셀룰라아제(Cellulase) 가격이 비싸고 사용량도 많기 때문에 효소 코스트 절감도 선결과제로 부상하고 있다. 이에 따라 Toray는 수처리용 분리막 기술과 바이오기술을 융합한 바이오 프로세스를 개발하고 있다. 당화‧발효‧정제(농축) 프로세스에 수처리용 분리막을 사용하는 것으로 발효 속도를 향상시킴으로써 기존 프로세스에 비해 발효 효율이 대폭 높아진 것으로 알려졌다. 당화단계에서 MF막(정밀여과막), UF막(한외여과막), RO막(역투명막)을 사용해 당을 정제‧농축함과 동시에 효소도 회수할 수 있어 불순물이 적은 당액을 얻을 수 있다. 발효단계에서는 MF막을 사용하며 정제단계에서는 NF막(나노여과막)으로 불순물을 제거하고 RO막으로 물질을 농축하기 때문에 정제 에너지 소비량도 감축할 수 있다. Dicel Polymer는 셀룰로오스를 초산 에스테르화한 초산셀룰로오스 베이스 신규 바이오플래스틱을 개발했다. 식물 베이스 성분은 중량 대비 40-50%로, 신규 가소제 및 첨가제 처방, 컴파운드 기술을 통해 장기간 보존할 때 발생하는 길이 변화나 변형 문제를 개선했다. 또 성형소재로 적합한 기기 강도를 보유하는 등 범용 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)와 비슷한 특성을 가진 것으로 알려졌다. Mitsubishi Chemical은 2025년 출시를 목표로 셀룰로오스 베이스제품을 개발하고 있으며 기본기술은 거의 완성단계에 있는 것으로 알려졌다. <화학저널 2013/06/11> |
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