요약
친환경 화학 업계에서 최근 뜨는 트렌드는 생물기반인 바이오 용제의 도입입니다.
동시에 생물학적 개념의 발전은 더 많은 생화학들의 효율성 향상을 도왔고,
공급원료들이 더 넓은 범위로부터 얻어질 수 있도록 허락했습니다.
분석적 응용의 친환경 용매 사용 관련 첫 예시로는
알코올, 에스테르esters, 그리고 테르펜terpenes으로 생성된 추출들 등이 있습니다.
그러나, 더욱더 많고 다양한 식물재료에서 추출한
생물 활성 화합물bioactive compounds의 추출에서의 바이오 용제들의 적용 또한 꾸준히 전해져 왔습니다.
그리고 이것은 바이오 용매의 더 넓은 범위의 잠재적 분석적인 응용을 암시합니다.
그들 중 몇몇은 수중생물에 유독성인 것 처럼,이것은 또한 분석화학에 적용된
자연으로부터 추출된 용제들이 항상 환경 친화적인 것은 아니라는 것을 알고있어야합니다.
소개
친환경 분석 화학(green analytical chemistry, GAC)의 컨셉은 분석실에서의
친환경화학의12법칙의 소개를 포함합니다. 더 친환경적인 화학 추친의 주된 목표는
분석기술(특히 추출 기술)의 축소,불필요한 과정들을 피하기 위한 절차의 단순화,
그리고 덜 위험한 시약reagent과 유도화 작용제derivatization agent와 용제들의 적용입니다.
GAC의 법칙을 시행하기 위한 최적의 방안은 무용제 추출 기술을 사용하는 것입니다.
더 깨끗한 분석 화학의 컨셉이 전혀 새로운 것이 아니라는 사실, 알고계신가요?
이것은 두문자어"GAC"이 처음 사용되었을 때보다 훨씬 오래 전에 분석화학에 직감적으로 소개되었습니다.
현대 분석화학에서 뜨는 것은 바로 바이오 용제의 소개입니다.
이 용제는 덜 해로운 유기용제,이온성 액체,공융용매deep eutectic solvent(DES)이거나
초임계유체 supercritical fluid를 포함합니다.하지만 그들이 수중생물을 향한 높은 유독성에 의해
대개 특징되어진다는 것을 을 감안하면, 이중 후반의 3개의 예시는 복잡한 디바이스나 개조된 장비혹은
이온성 액체가 그러한 것처럼 그들의 친환경성이 의심이되는 것들의 적용을 요구합니다.
흡입을 통한 노출의 가능성이 없기 때문에, 이온성액체의 증기압이 소량인것이 유리한 특징인 동안
이 특성은 이온성액체를 가스 크로마토그래피gas chromatography와 호환할 수 없게 만듭니다.
DES(공융용매)들은 일반적으로 비교적 저렴하고, 생산하기 쉽고,
생분해성의(박테리아에 의해 무해 물질로 분해되어 환경에 해가 되지 않는) 이온성액체들의 종류입니다.
또다른 장점은 친환경의 원천에서 온 DES의 가능성입니다;
이것은 특히 콜린 파생물choline derivatives, 유기산organic acids, 그리고 아미노산 aminoacids에도 적용됩니다.
주된 분석화학에서 이것들의 활용에서의 주된 한계점은 점성이 높고 상온에서 고체상태이기 때문입니다.
초임계유체중에서 가장 흔히 쓰이는 화합물은 무독성, 불연성, 그리고 저렴하고 쉽게 구할 수 있는
이산화탄소carbon dioxide입니다. 이들의 특성은 온도와 압력을 변화시키며 바꿀 수 있고,
실온의 온도와 압력으로 조건을 완화시킴으로써 추출물로부터 쉽게 분리될 수 있습니다.
주된 초임계유체 기술의 한계점은 정교한 장비와 높은 에너지 수요의 필요성입니다.
그러므로 우리는 실용적인 친환경용제 탐구의 중점은 덜 해로운 유기용제들이 되어야한다고 결론지을 수 있습니다.
바이오 용제 발전의 주요 목록중 하나는 분석 화학과 일반적인 친환경 화학 모두에게 부합되는
재생가능한 자원(일반적으로 석유관련 자원으로부터 파생된 거의 대부분의 용제들보다 쉽게 생분해하고 덜 해로운)인
바이오 용제의 적용입니다. 화학 기술의 많은 영역에서 생물기반 용매의 실용적인 적용이 곧 나타남으로 보임으로, 분석 화학에서 이같은 용매들의 잠재적인 적용은 크게 등한시되어 왔습니다.
분석화학에서 주된 생물기반 시약의 잠재적 적용은 분광측색spectrophotometric과
전기화학electrochemical 기술들과 연관되어있습니다. 사실, 천연산물natural product들은 직접적으로 사용되거나 많은 분석 방법에서의 시약과 같은 가벼운 조제용물질과 함께 사용할수 있지만,
주된 안건은 그들을 적용하는 것이 더 높은 검출 제한을 가진 경향일 때 직면되었습니다.
화학 기술의 최신 동향은 화학적 공급원료의 원천을 화석원료에서부터 생물기반의 원료들로 바꾸는 것입니다.
농업과 공업의 많은 영역에서의 부산물인 바이오매스는 유용한 화학물질이나 원료를 얻기 위해
물가가 안정되었습니다. 공업용 바이오매스 물가안정정책valorization은 최근 빠른 성장을 보이는 중입니다;
더 큰 범위의 바이오매스 공급원료들은고려되었고 더 큰 부분의 바이오매스들은 가격 조정되었습니다.
석유기반 자원에서 재생가능한 자원의 재료들까지의 변화 또한 분석실에서 피할 수 없어 보입니다.
이 점과 관련하여 우리가 답해야 할 결정적인 의문은 만약 분석 화학이 더이상 석유기반 용제들에게
의존하지 않아도 되냐는 것입니다. 즉, 의문은 분석학이 생물기반 경제에서 살아남을 수 있나?
또한 그것으로부터 이득을 얻을 수 있나?입니다.
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citation: Tobiszewski, M. Analytical chemistry with biosolvents. Anal Bioanal Chem 411, 4359–4364 (2019). https://doi.org/10.1007/s00216-019-01732-2