한국화학연구원은 황동원 박사 연구팀이 버려지는 목재 톱밥을 플라스틱 원료로 바꾸는 생산공정을 개선해 순도 99% 이상의 바이오플라스틱 원료를 생산하는 데 성공했다고 1일 밝혔다.

연구팀은 포항공과대 한지훈 교수팀과 비식용 바이오매스를 FDCA(2,5-푸란디카복실산)로 전환하는 'BMF-AMF-FDCA 연계 공정'을 개발했다.

FDCA는 석유계 원료 테레프탈산 대신 페트병을 만들 수 있는 소재다.

현재 FDCA는 주로 옥수수에서 얻은 과당·설탕 등을 원료로 제조한다.

기존 연구에서는 목재의 셀룰로스를 중간물질로 전환한 뒤 FDCA를 만들거나 새로운 촉매로 전환 효율을 높이는 데 집중했다. 다만 목재는 구조가 단단해 분해하기 어렵고 반응 중 만들어진 중간물질이 쉽게 변질해 생산 효율이 떨어지는 문제가 있었다.

연구팀은 셀룰로스를 BMF(셀룰로스 등의 당 성분을 FDCA로 전환하는 과정에서 만드는 중간물질), AMF(BMF에서 만들어지는 비교적 안정한 FDCA 전구체), FDCA로 전환하는 3단계 공정을 개발했다.

핵심은 첫 단계의 고압 반응을 줄이고, 이후 중간물질을 별도로 분리·정제하거나 용매를 교체하는 과정을 최소화한 것이라고 연구팀은 설명했다.

공정 시뮬레이션 전과정평가 결과, FDCA 1㎏ 생산 시 온실가스 배출은 이산화탄소 환산량 기준 2.77㎏으로, 기존 식용 당 공정의 6.91㎏보다 약 60% 낮았다.

화석자원 사용량도 47.9% 감소했다고 연구팀은 부연했다.

황동원 책임연구원은 "식용자원 대신 목질계 바이오매스를 활용한 플라스틱 원료 제조 단계별 공정 효율화를 달성한 성과"라며 "바이오매스를 고부가가치 화학소재로 전환하는 탄소중립의 주요 기술로 활용될 것"이라고 말했다.