이산화탄소(CO2)가 대부분의 가정용 공산품에 공통 성분인 아크릴산을 만드는 데 사용될 수 있는지 알아보기 위한 연구가 진행 중이다.
에너지학부(DoE)의 지원을 받는 이 이론적 연구는 오클라호마 대학의 갤러글리 공대 화학, 생물학 및 재료 공학부의 부교수인 빈 왕(Bin Wang)이 주도하고 있다.
아크릴산은 일회용 기저귀, 의류, 플라스틱 및 기타 많은 소비자 용도를 만드는 데 사용된다. 현재 가장 일반적인 공업용 화학물질인 에틸렌과 프로펜을 혼합해 생산되고 있다.
왕 교수는 "프로펜을 이산화탄소로 대체할 수 있다면 두 가지 장점이 있다. 첫 번째는 현재 프로펜의 산업적 부족이 비용을 증가시켰다. 두 번째는 이산화탄소를 원료로 사용할 수 있다면 이산화탄소의 가치를 높일 수 있는 기회를 제공한다"고 말했다.
연구진은 아크릴산을 만드는 데 더 내구성이 있는 해결책을 찾기 위해 40년 이상 프로펜의 대안을 연구해 왔다.
왕 교수는 "지난 40년간 촉매는 우리가 균질성이라고 부르는 것이었으므로 본질적으로 분리된 원소들을 함께 결합하는 촉매는 액체 유기 용매로 용해될 것"이라고 덧붙였다.
그러면서 "이 특별한 제안에서 우리가 하려고 했던 것은 촉매가 쉽게 재활용될 수 있는 이질적인 것을 개발하는 것이다. 이것은 문학에서는 전혀 행해지지 않은 것이다"고 강조했다.
왕 교수는 "양자역학적 계산을 적용해 이산화탄소와 에틸렌이 어떻게 결합하는지 최종 생성물이 어떻게 용해되는지 단계별로 명확히 해 과정을 더 잘 이해하고 이산화탄소를 대체 원료로 사용하는 향후 실험에 정보를 제공할 것"이라고 말했다.
3년간의 프로젝트인 '아크릴산 유도체 제조를 위한 이산화탄소와 에틸렌의 결합을 위한 이종 촉매의 전산 설계'는 법무부로부터 67만7925달러의 상금을 지원받았다.
전 세계 아크릴산 시장은 2022년 말까지 가치로 197억 달러 규모로 평가되며 향후 10년 동안 5%의 연평균성장률을 기록할 것으로 예상된다.
[데일리e뉴스= 김병호 기자]
