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2018년 12월 3일 월요일

이산화탄소를 다양한 유기 화합물로 변형시키는 생체 모방 촉매



(How carbon dioxide can be electrochemically converted into valuable polymer and drug precursors(Credit: Karin Calvinho/Rutgers University-New Brunswick))

(A look inside the lab at Rutgers University, where scientists have discovered cheap new catalysts to turn CO2 into valuable products(Credit: Rutgers University))


루트거 대학의 연구팀이 이산화탄소를 여러 가지 유용한 유기 화합물로 바꿔주는 촉매를 개발했습니다. 이들이 개발한 촉매는 낮은 에너지 요구량과 높은 전환 효율을 지녀 이산화탄소를 산업적 스케일로 플라스틱이나 약물, 기타 합성 수지로 만들 수 있다고 합니다. 


 사실 이산화탄소를 다른 물질로 전환하는 화학 공정이나 촉매는 많이 나와 있습니다. 문제는 경제성입니다. 이산화탄소는 산소가 탄소와 매우 단단하게 결합된 분자로 이 둘을 갈라놓기 위해서는 상당한 에너지가 필요합니다. 결국 높은 에너지를 이용해서 이산화탄소를 반응시키면 비용이 많이 듭니다. 따라서 이 문제를 극복할 저렴하고 안정적인 촉매를 개발하는 것이 관건입니다. 


 루트거 대학의 연구팀은 오래 전부터 이 문제를 슬기롭게 극복한 생명체에서 한 수 배우기로 결정했습니다. 광합성은 낮은 온도와 빛 에너지 만으로 이산화탄소와 물을 포도당으로 변환시킬 수 있습니다. 연구팀은 이를 모방해 광합성에서 쓰이는 촉매와 비슷한 인화 니켈(nickel phosphide)을 이용한 촉매를 개발했는데 매우 흔한 물질을 사용해 가격이 매우 저렴한 장점이 있습니다. 


 연구 결과 5가지 형태의 촉매를 이용해 서로 다른 유기 화합물을 높은 에너지 전환 효율로 만들 수 있었으며 여기에서 현재의 석유 화학제품을 대신할 수 있는 가능성을 발견할 수 있었습니다. 물론 실제로 상업화가 가능할지는 역시 경제성이라는 중요한 검증 과정을 거쳐야 하지만 흥미로운 결과입니다. 


 사실 지금 기술로도 이산화탄소를 석유와 비슷한 연료로 만들거나 이를 이용해 석유 화학제품을 대체하는 일은 가능합니다. 그리고 앞서 소개한 것처럼 소규모 생산도 이뤄지고 있습니다. 문제는 역시 경제성인데 경제성 확보를 위해서는 결국 효율적인 촉매와 전환 공정이 필요합니다. 수많은 연구자가 여기에 매달리고 있지만 쉽지 않은 일이죠. 하지만 필요가 발명의 어머니라는 말처럼 요구가 높기 때문에 결국 언젠가는 돌파구가 나올지도 모릅니다.


 참고 



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