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바이오매스 변환프로세스에 이온액체의 응용

전문가 제언: ○ 이온액체는 염이지만 100°C 이하에서 액체로 존재하는 이온성 물질로서, 증기압은 거의 영이고 난연성, 저점성 등의 특징이 있어 여러 화학반응에 응용되고 있다. 또한 반복해서 이용 가능한 용제이기 때문에 클린화학의 관점에서도 주목을 받고 있으며 사용자의 목적에 맞게 다양한 물리화학적 특성을 갖는 이온액체를 합성할 수 있어 “Designer solvent”로도 불린다. 광범위한 응용성을 갖는 이온액체는 이제 물, 유기용매에 이어 제3세대 용매로 과학기술의 각 분야에서 각광을 받고 있는 물질이다.

○ 지구규모의 에너지와 환경문제가 대두되고 있는 가운데 환경부하가 적고 지속가능한 자원으로서 바이오매스가 주목을 받고 있다. 탄소 중립으로서 환경부하가 적은 바이오매스 이용촉진은 아주 중요한 과제이다. 이온액체의 여러 성질 중에서 바이오매스 이용에 응용할 수 있는 특징은 바이오매스 중에 있는 다양한 성분 중 가장 많이 존재하는 셀룰로오스를 용해하는 특성이다.

– 셀룰로오스는 많은 식물체에 존재하는 고분자로서 D-글루코피라노즈가 β-1,4-글루코시드와 결합한 다당류로서 강고한 결정구조를 가지고 있어 일반 화학반응 유기용매에는 용해되지 않는다.

○ 1-부틸-3-메틸이미다졸륨을 양이온으로, 음이온으로는 Cl-, Br-, PF6-, SCN-, BF4- 등으로 구성되는 여러 이온액체를 사용하여 용해펄프의 용해성을 검토한 결과 Cl-을 음이온으로 하는 1-부틸-3-메틸이미다졸륨클로라이드([C4mim]Cl)가 양호한 용해성을 나타내며 고온에서 마이크로파 처리를 조합 처리하면 용해성이 더욱 향상된다는 보고가 있다. 양이온으로 이미다졸륨고리를 가지며, 음이온으로 염화물을 가진 이온액체가 셀룰로오스 용해 목적으로 많이 연구되고 있다.

○ 바이오매스에서 얻어지는 셀룰로오스의 유도체를 제조하는 반응용매로 이온액체가 이용되며, 셀룰로오스 베이스의 복합재료 제조 및 셀룰로오스의 저분자화 반응에도 이온액체 이용이 시도되고 있어 앞으로의 바이오매스의 이용에 있어 이온액체의 역할이 크게 기대된다.

저자: Hisashi Miyafuji
자료유형: 학술정보