목재 폐기물 리그닌,바이오 연료로 재탄생하다

책이나 신문이 오랜 시간이 지날수록 누렇게 변하는 이유는 무엇 때문일까요? 그건 바로 나무 속 '리그닌'이라는

물질 때문입니다. 리그닌은 종이를 생산하는 과정에서 배출되는 폐기물로 다른 물질과 잘 섞이지 않아  다시 

활용하기 어려운데요 하지만 폐기물도 새로운 고부가가치 바이오 소재로 탈바꿈하는 시대가 왔습니다.

 

오늘 소개해 드릴 주인공은 바로 목재 폐기물 '리그닌(lignin)'입니다.

연간 5000만 톤 버려지는 폐기물???

 

리그닌은 식물 세포벽의 주성분으로 목재의 20~30%를 차지하는 물질입니다. 고분자 화합물로 쉽게 부패하지 않고

단단하기 때문에 식물을 지지하거나 보호하는 역할을 합니다.

바이오 연료나 종이를 생산하는 과정에서 부산물로 나오는 양만 연간 5천만톤이라고 하니 그 양이 어마어마 합니다.

 

분자 구조가 복잡하고 불규칙한데다 다른 물질과 잘 섞이지 않는 특징을 가지고 있어 대부분 폐기되거나 땔감으로 사용

되고 있습니다.바이오플라스틱,접착제 등에 활용되는 경우도 있지만 활용도가 2% 정도로 낮은 수준입니다.

이런 리그닌이 이제 차세대 에너지원으로 변화하고 있습니다.

 

리그닌, 바이오 항공유로 재탕생되다.

 

리그닌을 *열분해하면 기름을 얻을 수 있습니다. 리그닌 오일은 점도가 물보다 750배나 높아 매우 끈적끈적해 산업적으로

활용하기 어렵다는 단점이 있습니다.

*열분해 : 열이 가해졌을 때 화합물이 화학적으로 분해되어 더 단순한 물질이 되는것을 말함.

 

 

2020년 한국과학기술연구원은 리그닌 오일의 점도를 낮추는 기술을 개발했습니다.바로 '수첨분해 리그닌 오일'입니다.

끈적끈적한 리그닌 오일을 수소 첨가 반응(수첨반응)으로 분해하면 점도가 35배 이상 묽어집니다.이 수첨분해 리그닌 

오일을 원래 리그닌 오일과 3:7정도로 섞은 뒤, 수소를 첨가하고 산소를 제거하는 연속공정을 거치면 항공유급 바이오

연료가 탄생합니다. 폐기물이었던 리그닌이 순식간에 고부가가치 연료가 되는 것입니다.

이렇게 생산된 바이오 항공유는 팜유,폐식용유 등을 대체할 뿐 아니라 2007년부터 시행되는 항공유 온실가스 규제에

대응,국내 정유 산업 발전에도 이바지할 수 있어 크게 주목 받고 있다고 합니다.

 

 

리그닌으로 수소를 생산하다.

일반적으로 수소(H2)를 생산하기 위해서는 물(H2O)을 분해하는 방법을 사용합니다. 물에 전기를 흘려 수소와 산소를

동시에 생산하는 것인데요 하지만 이것은 산소 발생 속도가 느리고 수소 생산 효율이 낮다는 단점이 있습니다.

 

울산과학기술원(UNIST)은 리그닌으로 이 문제를 해결하였습니다.저렴한 금속 촉매를 사용해 리그닌을 분해하고 

이 과정에서 생성되는 전자를 추출해 수소를 만드는 것인데요

기존 방식에서는 1.5볼트(V)이상의 에너지를 백금 같은 고가의 귀금속 촉매가 필요했지만 리그닌을 이용한 방식에서는

저렴한 가격과  0.95볼트(V)의 낮은 에너지로 수소를 생산할 수 있어 훨씬 합리적이라고 합니다.

 

최근에는 리그닌을 활용해 섬유를 만드는 연구도 활발히 진행되고 있습니다.탄소 함량이 높아 기존 탄소 섬유의

원료였던 석유를 대체할 수 있다는 반가운 소식입니다.폐기물이었던 '리그닌'의 다양한 변신이 더욱 기대됩니다.