한국화학연구원은 황영규·김지훈·오경렬 박사 연구팀이 외부에서 수소를 공급할 필요 없이 자일로스로부터 자일리톨·자일론산 등 화학원료를 생산할 수 있는 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.

옥수수 심지, 자작나무 껍질 등 바이오매스로부터 추출한 '자일로스'라는 당분은 여러 화학제품의 중간 원료로 쓰인다.

자일리톨은 설탕 대체용 감미료와 바이오플라스틱에, 자일론산은 의약품 등에 광범위하게 쓸 수 있다.

다만 기존 자일로스 기반 공정은 일반적으로 고온·고압 조건에서 외부에서 수소나 산소를 투입해야 해 에너지 소모가 크다는 한계가 있다.

연구팀은 지르코니아 지지체에 백금 나노입자를 고르게 분산시킨 촉매를 이용해 상온·상압에서 자일로스를 동시에 산화·환원시켜 각각 자일론산과 자일리톨을 생산할 수 있는 '전이 수소화 기반 일괄반응' 기술을 개발했다.

자일로스 탈수소 반응의 부산물인 수소를 100% 재활용하기 때문에 외부에서 수소를 투입할 필요가 없다.

반응 후 혼합된 상태의 자일론산·자일리톨·염기를 '양극성분리막 전기투석'(BMED) 공정을 이용해 한 번에 분리하고, 90% 이상 회수된 염기는 반응에 재사용해 에너지 소비를 절반 수준으로 줄일 수 있다.

신규 촉매를 사용한 공정은 시간당 자일리톨·자일론산 37.5ｇ/L를 생산할 수 있다. 기존 열촉매나 광촉매, 바이오촉매보다 적게는 1.5 배에서, 많게는 6배 빠른 속도다.

황영규 화학연 센터장은 "이번에 개발한 상온 바이오매스 전환 촉매 기술이 국내 미이용 바이오매스·폐플라스틱 활용 연구 활성화에 기여할 것"이라고 기대했다.