도야마대학대학원 이공학연구부의 츠바키범립 교수와 물질·재료연구기구, 중국 샤먼대학은 공동으로 Fischer-Tropsch(FT) 합성을 이용해 항공기 제트 연료를 직접 합성하는 데 성공했다.
FT합성은 합성가스(일산화탄소와 수소의 혼합가스)를 이용하여 경유 또는 경질 올레핀을 합성하는 촉매 반응.합성가스는 천연가스, 바이오매스, 석탄, 가연성 쓰레기, 중질유 등의 광범위한 원료를 열분해하여 얻어지기 때문에 공업적으로 매우 중요한 제조법으로 된다.
츠바키 교수 등은 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO) 사업(바이오매스 에너지기술연구개발, 2012년-2016년)에서 FT합성에 의한 바이오매스로부터의 바이오제트 연료 제조에 임했다.그러나 엄격한 제트 연료 기준을 클리어하기 위해서는 다단계의 제조 프로세스를 거쳐야 하며 출구 제품 비용의 높이가 과제.합성가스 대신 이산화탄소와 수소를 원료로 하는 제트연료 제조도 FT합성과 같은 촉매반응 루트에서 이루어지지만 그 단계는 복잡하다.
이에 츠바키 교수들은 FT합성에 의한 제트연료의 '직접합성'에 임해 독자적인 캡슐형 촉매에 의해 가솔린을 직접 합성하는 데 성공했다.거기에서, 또한 촉매 설계를 재검토하고, 산점과 세공 구조를 정밀 제어한 제올라이트 상에, 희토류 원소 란탄과 금속 코발트를 담지한 새로운 촉매를 개발했다.이를 이용하여 FT합성을 하면 제트연료가 72%라는 매우 높은 선택률로 얻어지고 합성가스뿐만 아니라 이산화탄소와 수소를 사용해도 높은 반응성적이 얻어졌다고 한다.
또한, 이 촉매의 담지 금속을 란탄에서 세륨으로 바꾸면 가솔린이, 칼륨으로 바꾸면 경유를 합성할 수 있는 것을 발견하였다.이것으로부터, 본 촉매계는 「온 디맨드 촉매」로서 각종 연료 제조에 매우 유용하다고 말할 수 있다.
논문 정보:【Nature Catalysis】“Integrated tunable synthesis of liquid fuels via Fischer–Tropsch technology