폐골판지로부터 란타나이드계 촉매를 이용한 젖산 생산에 관한 연구

김광호1*

(1한국과학기술연구원 청정에너지연구센터)

Catalytic Conversion of Waste Corrugated Cardboard into lactic acid using lanthanide catalyst

Kwang Ho Kim1*

(1Clean Energy Research Center, Korea Institute of Science and Technology)

요약: 최근 전자상거래의 급속한 성장과 팬데믹 상황으로 종이상자의 수요가 급속도로 증가하고 있다. 일반적으로 종이상자는 재활용 자원으로 분류되어 일련의 과정을 거쳐 재활용된다. 하지만 상당한 양의 폐골판지는 여전히 매립되거나 소각되어 사회적 및 환경적 부담을 안기고 있는 실정이다. 이러한 폐자원을 적절하게 처리하여 고부가가치의 화학품 또는 재료를 생산할 수 있는 업사이클링 기술이 최근 많은 조명을 받고 있다. 본 연구에서는 폐자원인 폐골판지를 이용, 란타나이드계 금속 촉매를 이용하여 짧은 시간 내에 생분해 플라스틱인 PLA (Polylactic acid)의 원료가 되는 젖산을 생산하는 방법을 개발하였다. 현재 PLA는 생산되는 생분해 플라스틱의 대부분을 차지하고 있지만, 이를 생산하기 위해 필요한 젖산은 일반적으로 식용계 작물로부터 만들어진다. 따라서 이를 대체하기 위한 노력으로 본 연구에서는 폐자원인 폐골판지로부터 젖산을 생산하기 위해 여러 종류의 란타나이드계 촉매를 사용하고, 젖산 수율의 최대화를 위해 공정을 최적화하였다.

Abstract: With the explosive growth in e-commerce along with the pandemic last year, cardboard boxes are piling up in homes across the country. The corrugated boxes are typically recycled if they are well separated from contaminants. However, cardboard boxes are still the single largest component of municipal solid waste, increasing societal and environmental burdens. Recently, upcycling has been viewed as a key technology, converting waste materials into value-added chemicals or products. In this work, waste corrugated cardboard was used as a raw material for the production of lactic acid which is a precursor of polylactic acid (PLA). PLA, accounting for more than 80% of biodegradable plastics, is industrially produced from sugars via fermentation. Herein, we report catalytic conversion of waste corrugated cardboard into lactic acid using lanthanide triflates. The reaction conditions including reaction time, temperature, and catalyst loading were optimized to maximize the yield of lactic acid.

사사: 본 연구는 KIST-UBC Biorefinery Laboratory 프로그램의 지원에 의해 이루어진 것임.