KAIST 연구팀, 폐플라스틱 분해 돕는 고성능 촉매 개발

KAIST 연구진이 폐플라스틱 재활용을 쉽게 하는 촉매기술을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 최민기 교수와 충남대 에너지과학기술대학원 신혜영 교수 공동연구팀은 폐플라스틱의 분해 및 재활용 공정의 중요 반응인 탈염소 반응 메커니즘을 규명하고 미량의 백금으로도 염소를 효과적으로 제거할 수 있는 촉매를 개발했다고 26일 밝혔다.

폐플라스틱의 열분해유 내에는 후속공정에 앞서 제거가 필요한 다양한 불순물들이 포함돼 있어 화학적으로 제거하는 것은 폐플라스틱 재활용에서 매우 중요하다. 하지만 기존 석유와 같은 탄소자원에는 염소가 포함돼 있지 않기 때문에 염소를 제거하는 촉매공정은 현재까지 연구된 바가 없었다.

이에 연구팀은 감마 알루미나에 미량(0.1wt%)의 백금을 담지한 촉매를 사용해 탈염소 반응의 메커니즘을 규명하고, 고성능 촉매를 설계했다. 이를 통해 탄소와 염소 사이의 결합을 끊고 백금에서 활성화된 수소가 감마 알루미나 표면에 전달돼 염소를 염산(HCl)의 형태로 제거하는 독특한 반응 메커니즘을 확인했다.

또 다량(7500ppm)의 염소를 포함하고 있는 해양 폐기물 기반의 폐플라스틱 열분해유를 이용한 반응에서도 직접 개발한 촉매를 사용했을 때 염소가 98% 이상 효과적으로 제거됨을 밝혔으며, 높은 장기 안정성을 보임을 확인했다.

최민기 교수는 “탈염소 반응은 폐플라스틱의 재활용에 있어 매우 중요한 반응이지만 현재까지 심도 있게 연구되지 않았다”며 “이번 연구는 세계 최초로 탈염소 반응의 메커니즘을 규명한 것으로 고성능 탈염소 촉매 개발을 앞당기는 데 큰 역할을 할 것”이라고 말했다.

한편 KAIST 생명화학공학과 석진 박사과정 학생, 충남대학교 에너지 과학기술대학원 판 티 옌 니 석사과정 학생이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 저명 학술지 ‘미국화학회지’ 온라인에 지난 8월 26일 게재됐다.

헬로티 이창현 기자 |