비식용성 바이오매스를 이용한 내충격성 바이오 폴리머를 개발

- 종래 바이오 소재로는 곤란한 내충격성을 실현 -

NEDO 프로젝트에서 히타치조선을 주체로 한 산학연대그룹은 비식용성 바이오매스인 목본식물인 두충나무가 만들어 내는 바이오 트랜스 폴리이소프렌(polyisopren)으로부터 내충격성 바이오 폴리머의 개발에 성공하였다.

개발한 바이오 폴리머는 단체로서 대표적인 바이오 소재인 폴리유산과 비교하여 26배의 내충격성을 발휘한다. 앞으로 일본 국내 성장분야인 자동차산업, 복지(간호)용구산업, 스포츠산업용 바이오소재로서 활용이 기대된다.

일본 화학품의 대부분은 석유에서 유래된 원료로부터 제조(일본 국내 석유 총 소비량의 약 23%)되고 있으며, 화학산업의 탄산가스 배출량은 일본 전체의 약 5%를 차지하고 있다. 지구온난화 문제를 해결하는 수단 중 하나로 이러한 화학제품 제조의 혁신적인 이노베이션의 실현이 요구되고 있어 제로이미션 원료인 비식용성 바이오를 이용한 화학원료로의 전환이 중요한 과제가 되고 있다.

NEDO와 히타치조선, 오사카대학 등 산학연대그룹은 비식용성 바이오매스로부터 최종 화학제품까지의 일관 제조 프로세스를 구축하여 비식용성 바이오매스 원료로의 전환을 도모하기 위한 프로젝트를 추진하였다. 이번에 비식용성 바이오매스인 목본식물인 두충나무가 만들어 내는 바이오 트랜스 폴리이소프렌으로부터 내충격성 바이오 폴리머의 개발에 성공하였다.

개발한 바이오 폴리머는 단체로서 대표적인 바이오 소재인 폴리유산(표준품)과 비교하여 26배의 내충격성을 발휘하였다. 이것에 의해 앞으로 일본 국내 성장분야인 자동차산업, 복지(간호)용구산업, 스포츠산업용 바이오소재로서 활용이 기대된다. 앞으로는 비식용성 바이오매스인 두충나무 바이오매스로부터 화학제품까지 일관 제조프로세스 개발을 더욱 추진하고, 실험실 규모의 정제 프로세스의 실증 및 출구전략을 감안한 개발로서 바이오 폴리머와 석유에서 유래한 화학제품 폴리머를 혼합한 브랜드 재료 및 무기 필러를 이용한 고강도 혼합재료 등 부가가치가 높은 기능성 소재 개발도 추진할 예정이다.

[내충격성 바이오 폴리머의 개발 성공]

트랜스 폴리이소프렌은 고무 및 플라스틱 중 하나로 주로 석유를 원료로 하여 제조된다. 50도 부근의 저온에서 가소성을 나타내고, 성형가공이 가능하며, 형상기억 플라스틱의 원료가 되는 등 독특한 성질을 가지고 있다. 그러나 현재 석유원료로부터 화학촉매에 의해 만들어진 트랜스 폴리이소프렌은 분자량 분포가 넓어 고분자량체의 제조가 어렵기 때문에 산업이용이 잘 이루어지지 않았다. 한편 식물에서 유래한 트랜스 폴리이소프렌은 효소반응에 의해 생성되기 때문에 석유 유래 화학제품과 비교하여 고분자량이며, 분자량의 균일도가 높은 특징을 가지고 있다. 때문에 분자구조가 동일한 화학제품이면서 석유에서 유래한 화학제품과 전혀 다른 물성을 나타낸다.

본 사업에서는 이러한 바이오 트랜스 폴리이소프렌의 특징에 착안하여 바이오 트랜스 폴리이소프렌의 일관 제조 프로세스 개발을 수행하고 상기 특징을 가진 바이오 트랜스 폴리이소프렌을 원료로 분자 간 가교를 실시하는 등의 기술 개발을 추진한 결과 바이오 소재로 대표되는 폴리유산(표준품)과 비교하여 26배의 특징을 가진 내충격성 바이오 폴리머 개발에 성공하였다. 이것에 의해 대기 중 탄산가스를 바이오매스에 의해 고정하는 화학원료로 전환시킴으로써 비석유, 저탄소화 사회를 실현할 수 있다.

원문 출처 : http://www.nedo.go.jp/news/press/AA5_100319.html

원문 바로보기 : http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?record_no=7310&cont_cd=GN