옥수수 줄기 성분을 제트 연료용 탄화수소로 전환하는 촉매 공정이 개발됐다. 자연 상태 폐기물을 유용한 연료로 재생할 수 있을 것으로 기대된다.
미국 워싱턴주립대(WSU) 연구진은 옥수수 줄기 ‘리그닌(lignin)’을 탄화수소(C7~C18)로 전환하는 촉매 공정을 개발했다. 리그닌에서 탄화수소로 전환되는 공정 범위는 제트 연료 범위(C12~C18)에 집중됐다. 빈 양(Bin Yang) WSU 교수팀은 미국 보잉사와 협력해 이 공정을 개발했다.
리그닌은 식물 목질부를 구성하는 유기 고분자다. 지구상에서 자장 풍부한 재생가능 탄소자원(renewable carbon source)으로 꼽힌다. 셀롤로오스를 포함한 식물 자원이 에탄올 등 연료로 전환될 때 리그닌은 버려진다. 세계적으로 연간 4000만~5000만톤 리그닌이 생성되지만 폐기물로 나온다.
자생 상태 리그닌 분자 구조가 해결 과제다. 연료로 응용될 때 요구되는 탄소 고리 길이보다 더 긴 고리 구조로 이뤄졌기 때문이다. 자생 리그닌을 탄화수소 액체 또는 화학물질로 전환하는 효율적인 방법은 아직 없다.
양 교수팀 공정에는 귀금속 촉매와 산성 제올라이트가 포함된다. 묽은 알칼리로 추출된 리그닌에 수소첨가탈산소화반응(HDO)을 유도한다. 공정물이 제트 연료 탄화수소로 이용되려면 분리·정제 과정을 거쳐야 한다.
연구팀은 제트 연료 외 리그닌 활용 방안을 연구할 계획이다. 미국 에너지부(DOE) 후원을 받아 리그닌으로 지질과 바이오플라스틱을 제조하는 방안을 연구한다. 텍사스A&M대학과 공동 연구다. 국립 재생에너지연구소(NREL)와는 리그닌을 슈퍼커패시터 등 화학물로 전환하는 프로젝트를 수행한다.
이들 외에 국립과학재단, 미국 교통부, 국방첨단과학기술연구소(DARPA)도 양 교수 연구를 후원한다.
송준영기자 songjy@etnews.com
