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과당을 이용한 바이오 플라스틱 제조법



(inexpensive, industry-compatible process developed by researchers at UW–Madison and the Great Lakes Bioenergy Research Center produces high yields of the versatile chemical HMF, which is used to make many bio-based chemicals, plastics and fuels. Deepening orange hues in these vials reflect higher levels of HMF produced with longer reaction times. Credit: Ali Hussain Motagamwala)


과학자들이 과당 fructose를 원료로 바이오 플라스틱을 만드는 방법을 개발했습니다. 알리 후세인 모타감왈라 (Ali Hussain Motagamwala)가 이끄는 Great Lakes Bioenergy Research Center (GLBRC) 및 위스콘신 메디슨 대학 (University of Wisconsin-Madison)의 연구팀은 현재 옥수수를 원료로 만드는 고과당 옥수수 시럽 (high fructose corn syrup)제조와 유사한 비교적 단순한 제조 공정으로 과당에서 HMF(5-hydroxymethylfurfural)를 제조했습니다. 


 식물 원료 버전의 polyethylene terephthalate (PET)라고 할 수 있는 HMF는 화석 연료 기반의 플라스틱을 대체할 유력한 소재로 손꼽히지만, 제조 단가가 비싸 현재는 널리 사용되지 못하고 있습니다. 문제는 HMF를 제조해 용해하는 용매가 비싸고 제거가 어려웠다는 것입니다. 연구팀은 안정적인 촉매와 물과 아세톤만을 용매로 이용해 95%의 전환 효율을 달성했다고 밝혔습니다. 이는 앞으로 탄수화물 기반의 원료를 쉽게 HMF 로 만들어 바이오 플라스틱은 물론 석유 화학 제품의 상당 부분을 대체할 수 있는 가능성을 보여주고 있습니다. 


 다만 제조 공정은 저렴해질 수 있어도 이것이 원료까지 저렴하다는 이야기는 아닙니다. 결국 고과당 옥수수 시럽 같이 곡물이 원료인 경우 차라리 원료가 더 가치가 있을 수도 있습니다. 옥수수나 사탕수수 기반 바이오 연료처럼 곡물을 이용한 석유화학 대체품이 과연 친환경적이고 윤리적으로 타당한지는 개인적으로 의문입니다. 가능하면 식량으로 쓰이지 않는 임업 및 농업 폐기물을 분해해서 유용한 물질을 만들 수 있다면 더 획기적인 결과일 것으로 생각합니다. 


 참고 


Ali Hussain Motagamwala et al, Solvent system for effective near-term production of hydroxymethylfurfural (HMF) with potential for long-term process improvement, Energy & Environmental Science (2019). DOI: 10.1039/C9EE00447E





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