친환경 식물자원 셀룰로스, 고부가가치 화학물질로 재탄생

부산대 연구팀, 고효율 다가 알코올로의 전환 기술 개발

셀룰로스 연구 이미지 [부산대학교 제공]

(부산=연합뉴스) 신정훈 기자 = 기존 석유 자원이 아닌 탄소 중립적인 식물성 자원인 '셀룰로스'를 고부가가치 화학 원료로 활용할 수 있는 길이 열렸다.

부산대학교는 제정호 교수(응용화학공학부) 연구팀이 천연 물질인 셀룰로스'(cellulose, 식물자원의 주요 구성 성분으로, 지구상에 풍부하게 존재하는 천연 물질)를 높은 효율로 '다가(多價) 알코올'로 전환할 수 있는 친환경 반응 공정 개발에 성공했다고 3일 밝혔다.

다가 알코올은 분자 내 알코올성 하이드록시기(-OH)를 2개 이상 갖는 알코올로, 식품·의약·산업 등 다양한 분야에 쓰인다.

최근 석유 자원 대신 탄소 중립적인 셀룰로스와 같은 친환경 자원을 탄소원으로 사용해 플라스틱 단량체 및 지속 가능 화학적 물질을 생산하는 기술이 많이 연구되고 있다.

셀룰로스는 포도당과 같은 다가 알코올들이 수백에서 수천개로 결합한 천연 고분자 물질이며, 그 결합을 선택적으로 절단하면 산업적으로 널리 사용되는 기초화학물질인 다가 알코올(에틸렌글리콜, 슈크로스 등)로 전환할 수 있다.

그러나 셀룰로스는 수소 결합을 통해 높은 결정성의 단단한 구조를 가져, 화학적 분해를 위해서는 고농도 황산을 사용한 비 친환경적인 방법이 주로 적용되고 있다.

이를 극복하기 위해 고체산 촉매를 사용한 물 용매 기반 반응시스템이 개발됐으나, 고체 셀룰로스와 고체 촉매와의 접촉이 제한받기 때문에 반응 효율 및 속도가 현저히 느리다는 단점이 있다.

이번 연구에서는 초임계(특정 온도와 압력에서 액체와 기체의 구분이 사라지는 지점인 임계점을 초과한 상태) 상태의 이산화탄소를 기존 고체산 촉매 공정에 투입해 탄산에서 발생하는 산촉매 효과와 반응 용매의 효과를 부가해 기존 공정 대비 반응 효율을 5배 이상 증진하는 데 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 전했다.

부산대 측은 "최근 넷제로(온실가스 순 배출 0) 실현 및 탄소중립 달성을 위해 기존 석유 자원이 아닌 탄소 중립적인 식물성 자원을 화학 원료로 사용하는 것이 세계적인 이슈가 되고 있다"라며 "특히 셀룰로스로부터 의약, 화장품, 화학제품 등 그 산업적 응용처가 매우 넓은 다가 알코올을 생산하는 화학 반응은 산업적 활용도가 매우 클 것"이라고 밝혔다.

sjh@yna.co.kr

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