화학 연구자들이 촉매를 발견하다

연구 발견을 통해 나무와 옥수수에서 생체 재생 가능 물질을 제조할 수 있습니다.

미네소타대학교

이미지: 미네소타 대학 연구진은 공정을 개선하고 페인트, 코팅, 기저귀를 포함한 광범위한 제품에 사용할 수 있는 재생 가능한 화학 물질 제조 비용을 크게 줄이는 새로운 촉매 기술을 발명했습니다.더보기

출처: John Beumer, NSF 지속 가능한 폴리머 센터, 미네소타 대학교

미네소타 대학 트윈 시티(Twin Cities) 연구원이 이끄는 팀은 나무와 옥수수와 같은 재생 가능한 재료를 페인트, 코팅 및 초흡수성 폴리머에 사용되는 주요 화학 물질, 아크릴산 및 아크릴레이트로 변환하는 획기적인 새로운 촉매 기술을 발명했습니다. 새로운 촉매 기술은 효율성도 매우 높아 재생 가능한 화학물질 제조 비용이 절감됩니다.

새로운 촉매 제제는 옥수수에서 추출한 젖산 기반 화학 물질을 현재까지 달성한 ​​최고 수율로 아크릴산 및 아크릴레이트로 전환합니다. 이 기술은 다른 종류의 주요 촉매와 비교했을 때 훨씬 더 높은 성능을 나타냅니다.

이번 연구는 미국화학회(American Chemical Society)의 대표적인 오픈액세스 저널인 Journal of the American Chemical Society Gold(JACS Au) 온라인판에 게재됐다.

연구팀은 혁신적인 연구를 통해 플라스틱을 만들고, 제조하지 않고, 재생산하는 방법을 변화시키는 임무를 맡은 다대학 협력 팀인 NSF 지속 가능한 고분자 센터를 통해 미국 국립 과학 재단의 지원을 받았습니다.

대중은 페인트 및 코팅에서부터 끈끈한 접착제, 기저귀에 사용되는 초흡수성 물질에 이르기까지 일상 용품에 사용되는 아크릴산 및 관련 아크릴레이트에 대해 가장 잘 알고 있습니다. 이러한 화학 물질과 재료는 지난 세기 동안 화석 연료로 만들어졌습니다. 그러나 지난 수십 년 동안 옥수수 산업은 식품 및 가축 사료를 넘어 유용한 화학 물질 제조로 확장되면서 성장해 왔습니다. 옥수수에서 추출한 화학 물질 중 하나는 지속 가능한 젖산입니다. 이는 많은 일상 응용 분야에서 사용되는 재생 가능 및 퇴비화 가능한 플라스틱 제조의 핵심 성분입니다.

젖산은 촉매를 사용하여 아크릴산과 아크릴레이트로 전환될 수도 있습니다. 그러나 이 새로운 촉매가 발견되기 전까지 기존 촉매는 낮은 수율을 달성하는 데 매우 비효율적이었고 전체 공정 비용이 너무 많이 들었습니다.

미네소타 대학 화학공학 및 재료과학과 교수인 Paul Dauenhauer는 "우리의 새로운 촉매 제제 발견은 젖산으로부터 지금까지 가장 높은 아크릴산 수율을 달성했습니다."라고 말했습니다. "우리는 모든 이전 촉매에 대한 새로운 촉매의 성능을 벤치마킹했으며 성능은 이전 사례를 훨씬 능가합니다."

새로운 촉매 제제는 수율을 향상시키고 폐기물을 줄여 옥수수에서 재생 가능한 아크릴산과 아크릴레이트를 제조하는 비용을 크게 줄입니다. 처음으로 이는 화석 유래 화학 물질보다 재생 가능한 아크릴산의 가격을 낮출 수 있습니다.

새로운 촉매로 생성된 경제적 기회는 저비용 재생 아크릴산 및 아크릴레이트 제조를 목표로 하는 신생 기업 Låkril Technologies에서 추구하고 있습니다. Låkril Technologies는 미네소타 대학으로부터 촉매 기술을 라이센스함으로써 실험실을 넘어 기술을 개발할 것입니다.

Låkril Technologies의 CEO인 Dr. Chris Nicholas는 "화학 제조는 반세기 동안 '제올라이트'라는 촉매제에 의존해 왔습니다."라고 말했습니다. "새로운 촉매 발견은 이미 대규모로 이용 가능한 제올라이트 제제를 기반으로 하기 때문에 아크릴산과 아크릴레이트를 만드는 우리의 새로운 공정은 낮은 위험으로 낮은 비용을 달성할 것입니다."

시카고에 위치한 Låkril Technologies는 프로세스 확장을 위해 이미 초기 자금 조달로 140만 달러를 받았습니다. 아이오와 옥수수 재배자 협회는 미네소타 옥수수 연구 및 홍보 위원회, 인디애나 옥수수 마케팅 위원회, 미시간 옥수수 마케팅 위원회의 보조금과 함께 켄터키 옥수수 재배자 협회의 참여로 자금 조달을 주도했습니다. 미국 농무부와 미국 에너지부.