식물성 원료 FDCA(푸란디카르복실산)

FDCA는 지속가능한 포장을 위한 구성 요소를 제공한다. 일반 플라스틱인 페트(PET)는 ‘에틸렌글라이콜(EG)’과 ‘고순도 테레프탈산(P TA )’을 합성해 만드는 반면 페프(PEF)는 식물성 성분으로 만든 EG에 PTA 대신 생물유래성분인 ‘FDCA’가 사용된다. FDCA(푸란디카르복실산, 2,5-Furandicarboxylic acid)는 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리우레탄, 코팅 수지 및 가소제를 포함한 다양한 용도를 가진 화학 빌딩 블록이다. 

이러한 FDCA는 나무, 옥수수 등 바이오매스로부터 제조되는 친환경 원료이기 때문에 탄소 절감에 상당한 이점이 있다. 이러한 FDCA를 통합한 PET/F의 상용화가 이뤄졌다.
글로벌 탄소 네거티브 소재 기업인 오리진 머티리얼즈는 허스키 테크놀로지스와 협력해 포장 및 기타 응용을 위해 지속가능한 화학물질 FDCA를 통합한 PET/F의 상용화에 획기적인 이정표를 세웠다고 발표했다.

 

혁신을 향한 지속가능한 협업 프로젝트

오리진은 허스키가 “PET/F” 하이브리드 폴리머를 프리폼으로 성형하기 전에 바이오 기반의 지속가능한 화학물질 FDCA를 일반적으로 재활용할 수 있는 PET 플라스틱으로 성공적으로 중합했다. 그런 다음 프리폼을 병으로 블로우했다.

두 회사는 허스키의 사출 성형 기술과 제조 장비를 사용했으며 이는 FDCA로 제조된 폴리머인 PET/F가 기존 PET 생산 시스템에 통합되는 능력을 입증하는 상업적인 제조 규모의 공정 수준이었다.

이번 상용화를 통해 오리진은 전통적인 100% 석유 유래 PET에 비해 완전한 재활용성과 우수한 성능을 제공하는 100% 바이오 기반의 저탄소 PET/F 폴리머 제품군을 개발하고 판매에 나설 계획이다.

또한 오리진은 PET/F가 제조 조건과 생산 중에 사용되는 FDCA 공중합체의 양을 조정함으로써 특정 성능 및 응용 분야 요구 사항에 부합하는 향상된 기계적 성능과 우수한 차단 특성을 가진 맞춤형 재료가 될 것으로 기대하고 있다. 즉 언제든지 “조정 가능한” 유연한 성능을 제공할 것으로 본다.

이번 오리진의 기술 혁신은 바이오매스로부터 비용 효율적으로 우수한 폴리머를 생산하기 위해 광범위한 변경이나 적응 없이도 손쉽게 FDCA를 수용할 수 있도록 드롭인 시장을 채택할 수 있게끔 한다.

향후 오리진은 지속 가능한 목재 잔류물에서 발견되는 탄소를 유용한 재료로 바꾸는 특허 기술 플랫폼을 사용하여 FDCA, PEF(polyethylene furanoate) 및 PET/F의 상업적 규모의 생산을 가능하게 한다는 목표를 두고 있다.

“지금은 비용 효율적인 저탄소 FDCA와 PEF의 상용화와 일반적으로 차세대 지속 가능한 폴리머 개발의 핵심 순간이다. 우리는 이 재료들이 플라스틱과 재료 경제를 변형시킬 수 있는 힘을 가지고 있다고 믿는다” 라고 오리진 머티리얼즈의 공동 설립자이자 공동 최고 경영자인 존 비셀은 말했다. 이어서 그는 “우리는 사출 성형 기술과 폴리머 가공 개발 분야에서 신뢰받는 선두주자인 허스키와의 협업을 아주 만족스럽게 생각한다. 허스키와 협업함으로써 허스키의 상업 규모 사출 성형 장비를 사용하여 혁신적인 하이브리드 폴리머의 준비된 가공성을 보여주는 이러한 퍼포먼스 이정표를 달성하게 되어 기쁘다. 이는 세계를 지속 가능한 재료로 전환하는 데 도움을 주는 우리의 노력의 주요 이 정표이다”라고 덧붙였다.
 

 

허스키 테크놀로지의 CEO인 존 갈트는 “혁신을 통한 지속 가능성을 이끄는 것은 허스키가 플라스틱의 순환 경제를 가능하게 하는 방법의 핵심이다”라며 “중요한 것은 더욱 지속 가능한 방식으로 보존하고 보호하는 것은 허스키에서 하는 모든 일의 기초이다. 오리진 머티리얼즈와의 협업은 재료 혁신과 최첨단 폴리머 처리 기술을 결합한 흥미로운 사례이다”라고 말했다. 

오리진의 PEF는 100% 바이오 기반으로 완전 재활용이 가능하고 매력적인 단위 경제성을 가지며, 오늘날 널리 사용되는 석유 기반 재료에 비해 우수한 강도, 열적 특성 및 장벽 특성으로 탄소 발자국을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
 

 

오리진, 세계 최초의 상업용 CMF 공장 가동 시작

한편 오리진은 지난 6월 27일, 세계 최초의 상업용 CMF 공장인 ‘오리진 1’의 시작을 발표했다. 

CMF(chloromethyl furfural)는 PET 플라스틱의 전구체인 파라자일렌(para-xylene)과 FDCA를 포함하는 다양한 다운스트림 제품을 만드는 데 사용할 수 있는 다용도 화학 건물 블록이다.

캐나다 온타리오주 사니아에 위치한 새로운 공장은 의류, 섬유, 플라스틱, 포장, 자동차 부품, 타이어, 카펫, 장난감, 연료 등 광범위한 최종 시장에 걸쳐 사용할 수 있는 중간 화학 물질과 재료를 산업에 공급할 예정이다.

이 신공장은 지속 가능한 목재 잔류물을 다용도 중간화학 물질로 변환하기 위한 오리진의 기술 플랫폼의 상당한 규모를 방증한다. CMF는 물론 이 공장은 또한 HTC(hydrothermal carbon)를 생산할 것이며, 이는 자동차 타이어의 지속 가능한 카본 블랙을 포함한다.

오리진 머티리얼즈의 공동 설립자이자 공동 최고경영자인 존 비셀은 “오리진 1 스타트업은 세계의 재료를 탈탄소화하는 여정의 엄청난 업적이자 이정표이다”라 며 “이 공장은 우리의 혁신적인 핵심 기술 플랫폼을 한층 확장한 것이다. 우리는 우리의 플랫폼 중간체인 CMF와 HTC의 힘이 화학 산업과 세계가 일반적으로 만드는 방식에 변화를 줄 것으로 기대한다”고 말했다. 

또한 비셀은 “우리는 이전에 달성한 적이 없는 규모로 중간체를 산업에 사용할 수 있게 되어 흥분된다”며 “CMF와 같은 분자의 상업화는 에틸렌 수준에서 역사적이다. CMF와 10년 이상 파일럿 규모로 작업했는데 이제 이곳 사니아에서 상업적 생산을 시작한다는 것이 가장 흥분된다”라고 소회를 밝혔다.

오리진 1은 검증 및 샘플링을 중심으로 고객 수요를 최적으로 충족하도록 운영될 것이다. 이 공장은 CMF, HTC 및 기타 공동 제품을 위한 고부가 제품 및 애플리케이션 개발에 핵심 역할을 할 것으로 예상된다. 이러한 고부가 제품은 오리진 2, 오리진 3 및 잠재적으로 허가된 공장을 포함한 미래 공장에서 세계 규모로 생산 및 판매될 것으로 보인다.

비셀은 “우리는 세계의 지속 가능한 재료로의 전환을 가능하게 하는 임무를 계속 수행함에 따라 재생 가능한 탄소 음성 제품에 대한 대규모 고객 수요를 충족할 수 있는 탁월한 위치에 있다”라고 강조했다.