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Nikkei X-TECH_2022.8.26

첨단기술 뉴스 플러스
도레이, 폴리아미드 원료를 바이오화
열쇠는 새로운 미생물의 발견

도레이는 2022년 8월 24일, 바이오매스 100% 유래의 아디프산을 개발했다고 발표했다. 아디프산은 플라스틱 수지로서 대표적인 폴리아미드66(나일론66)의 원료이다. 도레이에 따르면, 식물의 먹을 수 없는 부분의 성분을 이용해 바이오매스 유래의 당(糖)을 생성해, 아디프산의 원료로 한 것은 세계 최초라고 한다.

기존 화학합성법의 경우, 석유에서 아디프산을 제조하는 과정에서 온난화가스의 일종인 일산화이질소(N2O)를 배출한다. 그러나 이번에 개발한 방법에서는 바이오매스 유래의 당을 이용하기 때문에 N2O의 배출이 없다. “이용하는 바이오매스는 비가식(Non-edible) 성분을 이용하기 때문에 식량 문제와는 경쟁하지 않는다는 이점도 있다”(도레이).

아디프산은 헥사메틸렌디아민과의 중합으로 폴리아미드66이 된다. 바이오매스 유래의 아디프산을 실용화할 수 있다면 폴리아미드66을 제조할 때의 환경 부하를 줄일 수 있다. 현재는 연구실 수준의 제조에 성공한 단계이다. 도레이는 앞으로 스케일을 키워 30년 무렵에 실용화할 계획이다.

이번 기술의 관건은 바이오매스 유래 당에서 아디프산의 중간체(화학반응의 중간 생성물)를 생성하는, 새로운 미생물의 발견이다. 이 미생물의 유전자로 만들어지는 효소가 화학반응을 진행시켜 당을 중간체로 변환한다.

도레이는 2010년대에 세계 최초로 이 미생물을 발견했다. 상세한 내용은 비공개지만 “크기가 수 미크론 정도의 단세포 생물로, 유전자 조작에 의한 개량을 실시한 결과, 중간체 생성량이 당초의 1,000배 이상 향상했다”(도레이).

아디프산의 중간체를 얻으려면 미생물에 의한 발효액 속의 불필요한 성분을 분리하거나 제거할 필요가 있다. 이러한 정제 공정에서는 기존에는 열에너지를 가하여 수분을 증발시켰었다. 도레이는 이 농축 공정에도 개량을 가했다고 한다. 구체적으로는 역삼투막(RO막)을 이용해 중간체를 응축하는 기술을 개발했다. 그 결과, 기존보다 응축에 필요한 에너지를 줄일 수 있었다.

그리고 폴리아미드66을 100% 바이오매스 유래로 만들려면 아디프산뿐 아니라 또 다른 원료인 헥사메틸렌디아민의 바이오화도 필요하다. 이번에 도레이가 발표한 기술은 아디프산이 대상이며, 헥사메틸렌디아민은 대상에서 제외된다. 또한 바이오화한 아디프산을 자사 제품의 원료로 할 것인지, 외부 판매할 것인지와 같은 판매 계획은 현시점에서 미정이라고 한다.

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