일본산업뉴스요약

CO2와 물에서 페트용기 원료 추출
도시바, 태양광·분자촉매를 이용 -- 공장배기가스 유효활용

도시바의 연구개발센터는 태양광 에너지를 사용하여, 이산화탄소와 물로부터 페트병 등에 사용하는 수지 원료를 추출하는 기술을 개발했다. 화학반응을 촉진하기 위해 탄소, 수소, 질소 등 유해물질을 조합한 분자촉매라는 특수한 물질을 사용했다. 화력발전소나 공장 등이 내뿜는 CO2를 유용하게 활용할 수 있으리라 보고, 2020년대 실용화를 목표로 한다.

트랜스듀서기술Lab의 미코시바 책임연구원 등이 개발했다. 식물과 같이 태양광 에너지로부터 유용한 물질을 만드는 인공광합성 기술의 일종이다. 합성한 물질은 ethylene glycol이며, 이는 페트병에 사용하는 Polyethylene Terephthalate(PET) 수지의 원료나 자동차 엔진의 부동액 등에 이용되고 있다. 이미다졸륨염(imidazolium salts)이라고 부르는 유기물로 만든 특수한 물질을 분자촉매에 사용하여, 금 기판의 표면을 덮듯이 부착시켰다. 태양광패널이 발전한 전기를 보내면, 분자촉매가 전자를 받아 CO2와 수소이온을 결합시키는 반응을 일으킨다.

신기술을 사용하면 13g의 CO2로 9g의 ethylene glycol을 합성할 수 있다. 이는 500mg의 페트병을 만드는 데 필요한 양이라고 한다.

합성한 물질을 연소시켰을 때의 에너지량을, 투입한 광에너지로 나누는 에너지 변환효율을 조사하니 0.48%였다. 식물 중에서 광합성 효율이 높다고 알려진 옥수수의 약 0.8% 보다는 못하지만, 잡초의 일종인 switchgrass의 약 0.2% 보다는 높다. 효율은 높다고 볼 수 있으며, 앞으로는 더욱 저가 재료를 사용하는 기술을 개발해 나간다. 식물의 작용을 모방한 인공광합성은 지구온난화나 에너지 문제를 해결할 수 있다고 기대되고 있다. 도시바는 화력발전소나 공장에서 나오는 배기가스에 포함된 CO2를 분리하여, Ethylene Glycol을 합성하는 이용법을 생각하고 있다.

-- 분자촉매 --
여러 종류의 분자가 모인 나노(나노는 10억분의 1)미터 크기의 촉매. 촉매는 화학반응의 중개역할을 한다. 화학반응을 효율적으로 일으키는 Platinum과 Ruthenium 등 촉매작용을 하는 금속원자와 유기화합물의 분자를 조합한 촉매가 많다. 그러나 요즘은 유기분자만을 조합하여 만드는 촉매도 있다. 이전에는 시행착오를 거치면서 최적의 촉매를 발견했지만, 분자촉매는 구조를 설계함으로써 목표한 물질만을 합성할 수 있다는 이점이 있다.

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