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(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 국내 연구진이 외부 수소 공급 없이 실온에서 자일로스를 자일론산과 자일리톨로 동시 생산하는 친환경 촉매·지속가능 분리공정을 개발했다.
한국화학연구원은 황영규·김지훈·오경렬 박사 연구팀이 백금(Pt) 촉매 기반 전이 수소화 반응을 활용해 자일로스를 고부가 유기산·당알코올로 동시에 전환하는 촉매 공정기술을 개발했다고 29일 밝혔다.
옥수수 심지, 자작나무 껍질 등에서 얻게 되는 자일로스 당분은 여러 화학제품의 중간 원료로 쓰인다. 자일로스 원료에서 자일리톨, 자일론산을 만들면 각각 설탕 대체용 감미료와 주택담보대출 계산기 바이오플라스틱·의약품 등에 광범위하게 쓸 수 있다.
하지만 기존의 자일로스 기반 공정은 일반적으로 고온·고압 조건에서 외부 수소나 산소를 투입해 생산해 에너지가 많이 필요했다.
연구팀은 자일로스를 동시에 산화(자일론산 생산) 및 환원(자일리톨 생산)시키는 '전이 수소화 기반 일괄반응' 기술을 통해 이를 해결했다.
개인대부업자지르코니아(ZrO₂) 지지체 기반 백금 촉매에 물·수산화칼륨·고농도의 자일로스 용액을 반응시키면 자일론산·자일리톨을 각각 동시에 생산할 수 있다.
이 과정은 수소 전이 효율이 100%에 달한다. 요리할 때 재료에서 나온 국물을 그대로 다시 요리에 사용한 것처럼 자일로스 분리 과정에서 나온 수소가 자일리톨을 만드는데 모두 재활 신용회복위원회 연체 용돼 이론적으로 가장 완벽한 효율을 달성했다는 의미다.
신규 촉매를 사용한 통합 반응-분리 공정은 기존 촉매보다 셍산성이 1.5~6배 빠르게 나타났다. 분리·회수 통합 양극성분리막 전기투석(BMED) 공정 덕분에 에너지 소비는 최대 46.4%까지 줄였다.
연구팀은 후속 연구를 통해 연속식 시스템으로 확장하고 탄소중립형 바 소상공인시장진흥원 이오화학공정 실증에 나설 계획이다.
황영규 센터장은 "이번에 개발한 상온 바이오매스 전환 촉매 기술 및 친환경 분리공정을 바탕으로 국내 미이용 바이오매스 및 폐플라스틱 활용 연구가 활발해질 것"이라며 "미래 탄소원인 바이오매스, 폐플라스틱 및 이산화탄소 전환 공정에 미치는 영향이 클 것으로 기대된다"고 말했다.
이번 성과 취직 는 국제학술지 '켐서스켐(ChemSusChem)'과 '에이씨에스 서스테이너블 케미스트리&엔지니어링(ACS Sustainable Chemistry&Engineering)'에 표지논문으로 각각 게재됐다.
jongseo12@news1.kr