공급원료와 바이오정제biorefineries의 컨셉에 관한 간략한 소개
최근 산업적으로 생산된 거의 대부분의 화학물질들이 기원이 암석성으로부터 만들어졌습니다.
화석원료기반 경제에서 생물기반 경제로의 전이는
화학물질과 연료 생산에있어서는 피할 수 없습니다.
이러한 수요를 충족시키기 위해서 바이오정제biorefineries의 컨셉은 최근 몇년간 드라마틱하게 발전해왔습니다.
바이오정제biorefineries에 의한 서로다른 공급원료가공 물품들은 활동적가치 및 물질적가치를 가질 수 있습니다. 공급원료(바이오정제,전통적인 정제에서 원유가 어떻게 정제되었는지와 비슷하게 가공될 수 있는 원자재)는
다양한 자원에서 구해질 수 있습니다. 이들중 가장 일반적인 것은:
농업, 생산으로부터 나오는 부산물(자주 감귤류citrus 가공으로부터 나옴)혹은 이러한 목적으로 길러진 작물들;
임업과 목재 가공; 다른 산업으로부터의 가공 부산물,그리고 해조같은 해양기원의 바이오매스 등이 있습니다.
바이오자원biosource에서 용제를 얻기 위한 세 개의 주된 경로는 탄수화물의 발효, 식물성 기름,
그리고 나무의 증기증류가 있습니다. 둘째로, 바이오매스가공 제품들은
가치있는 제품들의 합성에서 나중에 사용된 플랫폼 화학제품입니다.
목질 섬유소의 매스lignocellulosic mass로부터 바이오용매 생산에서사용되는 화학 기본요소(building block)의 예시는 다음과 같습니다:
▶ 3-Hydroxypropionic acid, 1,3-propanediol와 같이, 프로피올락톤propiolactone, 그리고 최종산물로는
말론산malonic acid이 있습니다.
▶ n-부탄올n-Butanol, 에탄올ethanol, 메탄올methanol, 그리고 n-프로판올n-propanol, 같거나 최종 생성물로써
다른 분자들와 함께(예를들어 아세트산acetic acid, 아세톤acetone, 아세트알데히드acetaldehyde, 아세트산 에틸ethyl acetate, 아세트산 부틸butyl acetate, 이소부텐isobutene, 혹은 p-크실렌p-xylene)
▶ 푸란Furans, 포름산formic acid과 테트라히드로푸란tetrahydrofuran같은 최종산물과 함께
▶ 젖산Lactic acid, 아세트산 부틸butyl lactate과 함께, 에틸 젖산염ethyl lactate, 그리고 최종산물로써의
프로필젖산염propyl lactate
▶ 숙신산(호박산)Succinic acid, 1,4-butanediol(부탄디올) 그리고 테트라히드로푸란tetrahydrofuran의
최종 산물과 함께
바이오매스로부터 파생된 화학물질이 되기위해 널리 알려진 또다른 중요한 제품은 에탄올입니다.
이것은 당을 함유한 작물들이나 식물의 부산물, 목질 섬유소 매스, 해양 해초와 미세조류, 짚, 그리고
그외 다른 자원에서 부터 얻어집니다. 바이오에탄올bioehtanol로부터 얻어질 수 있는 용제들은
에틸 에스테르ethyl ester(에틸렌을 통해), 아세트산acetic acid, n-아세트산부틸n-butyle acetate
(에타날ethanal을 통해), 그리고 다른 에스테르ester들(아세트산acetic acid를 통해)을 포함합니다.
언급할만한 다른 생물기반 용매들은 에틸 젖산염ethyl lactate이며 이것은 바이오매스를 발효시키고
두 발효산물(에탄올과 젖산)을 반응시키면서 옥수수와 대두에서 얻어집니다.
생분해성, 무독성, 그리고 비교적 낮은 휘발성를 보이므로, 에틸젖산염ethyl lactate는
식물화학물질phytochemical들을 추출하기 위해 사용됩니다.
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citation: Tobiszewski, M. Analytical chemistry with biosolvents.Anal Bioanal Chem411,4359–4364 (2019). https://doi.org/10.1007/s00216-019-01732-2