채소밭에서 올레핀을 구한다는 것은 결코 어울릴 것 같지 않다. 그러나 한 새로운 연구에 의해서 그런 일이 가능해질 지도 모른다.

미네소타 대학의 연구원들은 식물성 기름으로 유도된 바이오디젤로부터 올레핀과 올레핀 에스터를 함유한 고분자를 만들었다. 그들은 기존의 방법보다 친환경적인 방법을 사용했다.

전세계적으로 연간 약 3천억 파운드가 생산되는 올레핀은 열분해법(steam cracking)으로 알려진 강렬한 공정을 통하여 에탄 가스나 저분자량의 알칸으로부터 만들어진다.

일부 평가에 따르면 고온공정을 이끌기 위해 필요한 불꽃에서 방출되는 산화질소와 불연성 탄화수소는 화학공장에서 방출되는 모든 오염의 약 1/3에 해당한다고 한다.

오염을 줄이고 에너지 사용을 절감하는 방법으로 올레핀을 만들기 위해서 화학산업계의 제조공정은 석유 의존성에서 재생가능한 연료로 선회하고 있다. 바이오디젤에 관한 최근의 연구는 그러한 공정이 실현되도록 할 것이다.

미네소타 대학의 화공학과/재료과학과 교수인 래니 D. 쉬미트와 석사과정 학생인 라마나싼 수브라마니안은 콩을 원료로한 바이오디젤이 효율적이면서 적당한 선택성을 가진 고부가가치의 올레핀과 올레핀 에스터로 산화될 수 있다는 것을 보여주었다.

그 반응은 자기발열 촉매 반응기에서 수행되었다. 즉, 반응기의 열이 외부의 열원에서 공급되는 것이 아니라 발열 산화 반응에 의해서 공급되는 것이다. [Angew. Chem. Int. Ed., 44, 302 (2004)].

산화공정을 수행하기 위해서 그 팀은 바이오디젤을 분무시키기 위해 자동차 연료 분사기를 사용했다. 바이오디젤은 메틸 올레이트, 메틸 리놀리에이트 그리고 관련된 화합물로 구성되어있고 반응기의 벽면에 분무된다. 유기물 혼합물과 공기는 알루미나에 담지된 로듐과 세륨 촉매를 지나며 반응한다.

바이오디젤과 산소의 비율(C/O)을 조절함으로써, 산화 과정과 반응기 조건(예, 촉매온도)을 제어할 수 있었으며 이에 따라 생성물의 분포가 달라졌다. 예를 들어 C/O비율을 1.3으로 하면 약 25%의 에틸렌과 그보다 적은 퍼센트의 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐을 얻었다. 반대로 C/O비율을 0.9로 하면 주로 수소와 일산화탄소의 생성물을 얻었다.

그 팀은 C2~C5사이의 생성물은 거의 올레핀인 반면 그보다 더 큰 사슬의 생성물에는 올레핀과 올레핀 에스터가 함유되었다고 말한다. 연구원들은 어떠한 비율에서도 부산물인 이산화탄소가 13%이하였다고 보고한다. 또한 그들은 극도의 조건하에서 조차 탄소 증가에 의해서 촉매가 불안정해지거나 비활성화되지 않았다고 덧붙였다.

(KORDIC)