우리가 전기차나 자율 주행차로의 전화에 주목하면서 친환경 미래에 기뻐하고 있다. 그러나 이런 상황에서도 전세계의 산업계는 매일 수십억 톤의 플라스틱을 쏟아내고 있다. 이들 플라스틱 중의 절반이 1회 용품에 이용되며, 이들은 사용된 후에 매립되거나 바다에 유입됨으로써 역할을 마치게 된다.

플라스틱은 다른 형태의 화석 연료이다. 이들은 석유나 천연 가스에서 발견되는 수소, 탄소, 산소 원자로 구성된 긴 화학 사슬로서 옷에서부터 식품 포장까지 우리가 이용하는 거의 모든 것에서 재구성되고 있다. 이들 중 상당수가 음료수 용기에 이용된다. 식물도 탄화수소의 공급원이 될 수 있지만 바이오매스를 플라스틱 원료로 만드는 기존 기술에는 아주 높은 온도가 요구되고 있다. 열을 발생시키는데 많은 비용이 들며, 이러한 에너지는 화석 연료를 연소시켜서 얻어져야 한다. 때문에 식물 바이오매스에서 플라스틱을 제조하는 것은 모든 과정이 처음부터 의미가 없어지는 것이다.

그러나 일본 오사카대학이 과학자들이 인류를 위한 저탄소 미래를 만들어내는데 큰 역할을 하는 연구 결과를 발표했다. 이들은 낮은 온도에서도 바이오매스를 탄화수소 사슬로 분해시킬 수 있는 새로운 촉매를 개발하여 전체 공정의 경제성을 높였다고 한다. 연구팀이 발견한 촉매는 산화세륨(cerium oxide) 기질에 철과 연관된 금속인 루테늄(ruthenium)을 이용하고 있다.

시험에서 이 촉매는 바이오매스 유래 레불린산(levulinic acid)에서 2-부탄올을 만들어냈다. 레불린산은 유기 용매의 제조에서 중요한 화학물질로 산업계에 알려져 있다. 연구를 주도한 Tomoo Mizugaki는 “환경 친화적 방식으로 레불린산에서 2-부탄올을 만든 것은 이번이 처음이다. 기존 방식에서는 오염 물질이 많이 발생하는 석유 정제 공정에서 얻어지는 부텐(butane)에서 만들어졌다.”라고 밝혔다. 또한 이 촉매는 섭씨 150도라는 산업 기준에서는 상당히 낮은 온도에서 반응을 진행시켰다고 한다.

이번 결과에 힘입어서 연구팀은 다른 바이오매스 화학물질의 생산에 촉매를 이용하는 시험을 진행하였다. 여기서 연구팀은 나일론 제조에 중요한 사이클로헥사놀(cyclohexanol)을 포함하여 다양한 가치 있는 화학물질을 획득했다고 한다. 연구팀의 일원인 Kiyotomi Kaneda는 “우리는 이 방법은 비석유 자원에서 원료를 획득하기를 원하는 모든 산업계에 도움이 되기를 희망하고 있다. 우리에게는 바이오매스 유래 화학물질이 제조에서 1차 선택권이 될 수 있다는 급진적인 생각의 변화가 필요하다.”라고 밝혔다.

이번 결과가 엘론 머스크나 테슬라처럼 열정적인 팬을 모으거나 방송 매체의 관심을 받지는 못할 것이다. 그렇지만 전세계 기후 온난화 문제에 대해서 전기차보다 더 중요한 역할을 할 수 있다. 화성의 우주 식민지보다도 더 중요할 수 있다. 화석 연료 산업계는 전기차가 전세계를 돌아다니더라도 사람들이 화석연료에서 만들어진 플라스틱이 필요하기 때문에 자신들은 걱정이 없다고 생각하고 있다. 그렇지만 이번 오사카대학의 연구 덕분에 그러한 자신감을 잃게 될지도 모르겠다.

출처: 한국바이오안전성정보센터(KBCH)『바이오화학산업동향(TWB)』

원문출처: https://cleantechnica.com/2017/11/07/new-catalyst-unlocks-industrial-chemicals-making-plastics-biomass/