보도자료
포스트 페트(PET)병‘친환경 플라스틱 페프(PEF)’촉매 개발
작성자관리자 조회수2,268 등록일2019-05-09
□ 플라스틱 문제로 전 세계가 몸살을 앓고 있는 가운데, 국내 연구진이 포스트 페트(PET)병으로 불리는 바이오플라스틱 ‘페프(PEF)’의 원료를 생산하는 촉매를 개발했다.
○ 한국화학연구원 차현길？황성연 박사 연구팀은 바이오플라스틱 PEF의 원료인 2,5-FDCA를 생산하는 촉매개발에 성공했다. PEF는 식물자원을 원료로 제조되는 바이오플라스틱으로, *2020년 시장에 진입해 석유 플라스틱의 대명사인 PET를 점차적으로 대체할 것으로 예상된다.
*유럽바이오플라스틱과 노바연구소의 2017년 바이오플라스틱 전 세계 생산량 자료에 따르면, 2017년 PEF(Polyethylene furandicarboxylate) 생산량은 0%이나, 2020년에는 시장에 진입해 PET를 점차적으로 대체할 것으로 전망됐다.
○ 특히 바이오플라스틱 PEF는 석유 플라스틱 PET와 같은 수준의 장벽특성(가스투과성)과 열적특성을 가지고 있어 탄산음료용기나 식품 포장재 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
□ PEF는 에틸렌글리콜과 2,5-FDCA(2,5-Furandicarboxylic acid)를 합성해 만들어지는데, 주요원료인 2,5-FDCA를 얻는 게 쉽지 않았다. 보통 2,5-FDCA는 목재에서 유래한 물질인 5-HMF(Hydroxymethylfurfural)를 변환해 얻을 수 있다.
○ 하지만 5-HMF은 2,5-FDCA 이외에도 여러 부산물로 변환될 수 있어서, 전 세계적으로 2,5-FDCA만 선택적으로 만들 수 있는 촉매연구가 경쟁적으로 이뤄지고 있었다.
○ 이러한 가운데 한국화학연구원 연구진이 5-HMF을 2,5-FDCA로만 변환할 수 있는 촉매기술을 개발한 것이다. 연구진은 키토산 바이오매스*에서 유래한 탄소 기반의 지지체에 금속입자를 결합시켜 분말 형태의 촉매를 개발했다.
*키토산 바이오매스: 키토산을 함유한 천연물질로, 게와 새우 등 갑각류의 껍데기로부 터 유래한 바이오매스
○ 이번에 개발된 키토산 유래 촉매는 고성능액체크로마토그래피로 확인한 결과, 전환효율이 110℃ 기준에서 99%에 달하며, 촉매를 사용한 후 회수해 재사용할 수 있을 만큼 성능이 우수하다.
○ 또한 키토산 유래 촉매는 기존 촉매와 비교해 경제성과 친환경성도 두루 갖췄다. 기존의 금이나 납 촉매가 가격이 비싸거나 유해한 물질로 만들어진 반면에 키토산 유래 촉매는 버려지는 키토산 바이오매스를 활용해 귀금속 물질의 사용량을 획기적으로 줄이면서도 전환효율이 높기 때문이다.
○ 이에 대해 한국화학연구원 차현길 박사는 “바이오매스 폐자원을 활용해 제조할 수 있는 새로운 연구 아이디어를 제시하면서도 상업화가 충분히 가능하다”면서 “친환경 바이오플라스틱 생산을 통해 플라스틱 폐기물 저감에도 기여할 수 있을 것”이라고 내다봤다.
□ 이번 연구결과는 촉매화학 분야 권위지‘미국화학회 지속가능 화학 및 엔지니어링(ACS Sustainable Chemistry&Engineering(IF:6.140))’2월호의 표지논문*으로 게재됐다.
*논문 제목 : Carbon Support with Tunable Porosity Prepared by Carbonizing Chitosan for
Catalytic Oxidation of 5-Hydroxylmethylfurfural
○ 또한 이번 성과는 산업통상자원부의 산업핵심기술개발사업 및 한국화학연구원의 주요사업 지원을 받아 수행됐다.