일본산업뉴스요약

고효율 촉매 개발
CO₂에서 수지 합성, 배기가스 유효 활용

도쿄대학의 노자키(野崎) 교수와 오카야마대학의 에마(依馬) 교수 연구팀은 이산화탄소(CO₂)에서 수지를 합성하는 기술을 개발하였다. 합성 반응을 촉구하는 촉매에 알루미늄 등 저가의 금속을 사용하고 또한 반응하는 도중에 촉매에서 물질이 떨어지지 않도록 하는 등 효율을 높이는 고안을 하였다. 화력발전소나 시멘트공장 등의 배기가스에 포함되어 있는 대량의 CO₂를 유효하게 이용하도록 한다. 5년 후의 기술 확립을 목표한다.

개발한 촉매는 에폭시드라는 석유화학원료와 CO₂를 교대로 연결시켜 투명한 수지를 만든다. 합성한 수지의 30% 정도가 CO₂로 되어 있다. 화학섬유 등에 사용하는 폴리에스테르와 닮은 성질로, 열을 가하면 부드러워져서 성형이 가능하다.

촉매는 알루미늄 주변을 유기물 등으로 덮은 구조를 하고 있다. 말단부에 질소 등으로 된 암모니움을 붙임으로써 반응 도중에 수지가 촉매에서 떨어지는 것을 방지하여 합성 효율을 높였다.

1mg의 촉매를 사용하여 약 20기압에서 에폭시드와 CO₂를 반응시킨 결과, 1시간에 1.3g의 수지가 만들어졌다. 암모니움을 붙이지 않은 상태의 촉매보다 효율은 10배 정도 높아졌다.

기존의 촉매는 고가의 코발트를 사용하였다. 그러나 알루미늄으로 치환만 했을 경우에는 합성 도중에 수지가 떨어져 효율이 떨어지는 문제가 있었다.

공장이나 화력발전소가 배출한 고농도의 CO₂를 회수하여 수지의 합성에 활용하는 용도를 상정하고 있다. 앞으로 연소 시에 발생하는 질소산화물(NOx)이 섞인 CO₂에서도 반응하도록 개량한다.

수지의 성형은 가열을 통해 부드럽게 만들어 형틀에 넣어 냉각시켜 굳힌다. 합성한 수지는 섭씨 115도 이상으로 가열하면 성형할 수 있다. 섭씨 200~250도로 가열하는 사출 성형에 사용해도 내열성은 문제가 없다고 한다. CO₂를 수지 원료로 활용할 수 있다면 석유 등의 화석 자원을 오랫동안 사용할 수 있게 된다.

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