목재에서 고부가 가치 물질 개발

목재에서 고부가 가치 물질 개발

 

국내 연구팀이 나노 촉매를 설계해 목재에서 고부가 가치 화학 물질을 제조해냈다. 부산대 제정호 교수팀과 한국과학기술연구원 하정명 연구팀은 공동 연구를 통해 목재에서 바이오 연료를 생산할 때 버려지는 성분으로 GVL (감마 발레로락톤)을 직접 제조하는 촉매를 개발했다고 2018년 10월 22일 밝혔다. 그동안, 목재에서 바이오 에탄올과 같은 연료를 생산해 석유를 대체할 에너지원으로 활용하려는 연구가 활발히 진행되어 왔다. 하지만, 목재에서 연료로 전환할 수 있는 성분은 불과 50%에 그치며, 다량의 탄소원이 폐기물로 남아 생산 효율이 매우 낮다는 문제점이 있다.

 

연구팀은 목재에서 바이오 연료를 생산할 때 발생하는 폐기물을 유용하게 쓸 수 있는 방법을 고안했다. 버려지는 성분 중 하나인 헤미셀룰로오스를 GVL (감마 발레로락톤)로 전환해낸 것이다. GVL (감마 발레로락톤)은 친환경 용매, 연료 첨가체, 바이오 플라스틱 구성 물질 등 다양하게 활용될 수 있고, 그 자체로도 연료 물질로서 잠재력이 있는 고부가 가치 화합 물질이다. 개발된 촉매는 저가의 실리카 제올라이트, 귀금속을 대신할 지르코늄 금속이 도입되어 경제적이다. 또한 이를 활용하면, 헤미셀룰로오스를 GVL (감마 발레로락톤)로 전환할 때의 다단계 화학 반응을 한 단계로 해결함으로써 공정 효율을 70%까지 향상시킬 수 있다.

 

제정호 교수는 “이 촉매는 폐 바이오 매스 성분을 경제적. 효율적으로 고부가 가치 화학 물질로 전환 가능함을 보여줬다”며, “이러한 연구는 목재를 기반으로 하는 연료 및 에너지 생산 공정의 경제성을 향상시키는 데 기여할 것”이라고 연구의 의의를 설명했다. 이 연구 성과는 과학기술정보통신부. 한국연구재단 기후변화 대응기술 개발사업과 한국과학기술연구원(KIST) 기관 고유 사업의 지원으로 수행됐다. 국제 학술지 어플라이드 카탈리시스 B: 인바이러멘탈(Applied Catalysis B: Environmental)에 2018년 10월 09월 게재됐다.