그린 합성과 공정에서 초임계 CO2(Supercritical and near-critical CO2 in green chemical synthesis and processing)

전문가 제언

□ CO2는 교토 의정서가 지정한 대표적인 온실가스로 지구를 기후 변화에서부터 보호하기 위하여 대기 중으로 방출이 어느 때인가 규제될 것으로 생각한다. 현재는 미국이 교토 의정서를 거부하고 있지만 러시아가 비준하면 교토 의정서는 국제 조약으로 발효된다.

○ 따라서 CO2를 원료나 용매로 다시 사용하는 것은 ‘그린’ 화학의 목표가 되고 있다. 본문에서 지적한 대로 CO2는 불에 타지 않고 무독성이어서 용매로 이용할 때 장점이 된다. 그러나 용매로서의 힘이 약하여 그 힘을 얻기 위해서는 높은 압력이 필요한 단점이 있다. 즉 이에 필요한 에너지를 얻는데 불가피한 환경적 악영향과 CO2를 재이용하는데서 오는 환경적 이점을 면밀히 비교해야 한다.

□ CO2 용매의 역할은 첫째 유기용제의 필요성을 제거하고 둘째 기체-액체 계면의 물질전달 저항을 제거하여 반응 속도론적 조정이 가능하게하며 셋째 반응의 선택도를 변화(더 유리하게 변화를 희망하며)시킨다. 또 서로 섞이지 않는 두 가지 물질에 CO2를 첨가하면 서로 혼합되는 효과를 얻는 경우도 많다. 그 외에 폭발적 반응을 하는 두 물질에 CO2를 가하면 그 반응 속도를 안전한 범위 내에서 조정할 수 있다.

○ 예를 들면 과산화수소를 생산할 때 산소와 수소를 직접 반응시키는 것이 가장 효율이 높다. 그러나 산소와 수소의 혼합물은 그 넓은 폭발의 한계 때문에 이 공정은 대단히 위험하다. 이전의 직접 과산화수소의 합성은 따라서 안전성과 생산성 사이에 균형 문제였고 대부분 물을 반응 용매로 사용하여 안정성을 보장하려 기도했다. 그러나 H2와 O2의 물에 대한 용해도가 너무 낮아 물은 원하는 생산성을 보장하지 못한다. 여기에 CO2에 용해되는 촉매를 사용하고 CO2의 첨가로 훨씬 넓어진 비폭발 영역에서 물질전달의 제약이 없이 반응을 일으키면 반응속도가 현저히 향상된다.

□ 본문에서는 CO2를 용매로서 사용하는 외에 원료로서 사용하는 경우, CO2를 이용하여 미립자를 생산하는 경우, 심지어는 공업적 분쇄공정에서 CO2를 이용한 에너지 절약에 이르기 까지 CO2에 관한 다양한 기술에 대해 검토하고 있다는 점에서 가치가 있다고 생각한다.

저자

Beckman, EJ

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2004

권(호)

28(2-3)

잡지명

JOURNAL OF SUPERCRITICAL FLUIDS

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

121~191

분석자

김*설

분석물

• 그린 합성과 공정에서 초임계 CO2.pdf [270,972 byte]

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