도쿄농공대학과 도쿄도립대학의 연구팀이 플라스틱(폴리에스테르)을 원료의 단량체로 분해하는 새로운 촉매 반응을 개발했다.

 폴리에스테르는 섬유나 식기, 음료용 병, 가전제품이나 농업용 자재 등 광범위한 용도로 사용되어 세계적으로도 대량으로 소비되고 있는 플라스틱의 하나이다.그 분해에는, 강염기나 첨가제, 고온이나 다공정을 필요로 하는 방법이 중심이기 때문에, 보다 효율적인 분해 방법이 요구되고 있다.

 본 연구자들은, 폴리에스테르가, 양단에 카르복실산이 결합한 단량체(디카르복실산)와 양단이 알코올인 단량체(디올)의 반응에 의해 생성되는 에스테르 구조가 반복된 것이다 일에 주목했다.에스테르 구조를 차례로 메탄올 등의 저분자량의 알코올로 치환해 나갈 수 있으면, 최종적으로 폴리에스테르의 원료인 카르복실산의 메틸에스테르와 디올까지 완전 분해할 수 있게 된다.

 그래서, 이 분해 반응을 효율적으로 진행할 수 있는 촉매를 탐색하는 것으로 하고, 다양한 조건하에서 검토한 바, 희토류 원소의 란탄의 착체가 유효한 것을 발견하였다.폴리에스테르 중에서도 많이 이용되고 있는 폴리부틸렌숙시네이트에서는, 메탄올 중, 촉매 농도 불과 1mol%, 반응 온도 90℃, 반응 시간 4시간으로 정량적으로 폴리에스테르의 원료인 숙신산디메틸과 1,4- 부탄디올로 분해할 수 있었다고 한다.

 마찬가지로, 폴리아디프산에틸렌, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 페트병의 재료인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)도 분해에 성공하였다. PET를 저렴한 촉매와 용매만으로 분해할 수 있는 방법은 종래에는 없었기 때문에, 실용성이 높은 반응이라고 할 수 있다.실제로, 시판되는 페트병도 촉매 농도 1mol%, 반응 온도 150℃, 반응 시간 4시간으로 단량체로 완전히 분해할 수 있었다고 한다.

 본 반응은 시판되는 메탄올을 용매로 할 수 있어 공기 중에서 반응할 수 있다는 큰 이점을 가지므로 폐플라스틱 문제(플라 쓰레기 문제) 해결로 이어지는 사회 실장을 향한 연구의 진전이 기대된다.

논문 정보:【Chemical Communications】La(III)-Catalysed Degradation of Polyesters to Monomers via Transesterifications

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도쿄농공대학은 농학부와 공학부로 구성된 국립과학기술계대학.자유와 다양성을 존중한 배움과 실천에 의해 과학적 탐구를 심화시키고 학생의 창조력과 호기심에 불을 붙여 과학기술 및 사업의 세계에서 활약하기 위한 능력을 육성하고 있습니다.지속 가능한 사회의 구축을 실현하는 새로운 생각과 […]

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도쿄도립대학은 도쿄도가 설치하는 유일한 종합대학으로 대도시에 입각한 교육연구의 성과를 올려 인간사회의 향상·발전에 기여하는 것을 목표로 하고 있습니다. 탁월한 연구자에 의한 고도이고 열심한 소인원수에 의한 전문교육과 종합대학의 특징을 살린 분야 횡단·문리융합형 교육 등의 자유[…]

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