문의:
info@deiso.co.jp.
전화: 03-5403-6479(일본어)
전화: +1-361-298-0005(영어)
팩스: 0488-72-6373
업무 시간:

월요일-금요일 9:00-17:30 JST
일본 공휴일 제외.

이산화탄소(CO2)로부터의 화학 합성

목차

배경

무색 가스인 이산화탄소의 자연 대기량 범위는 0에서 5%입니다. 그것은 세 개의 원자로 구성되어 있습니다. 순 쌍극자 모멘트가 없는 선형 분자는 하나의 탄소 원자에 결합된 두 개의 산소 원자에 의해 형성됩니다. 그것은 다음과 같은 방법으로 공식화됩니다. (1) 사람과 동물과 같은 호기성 생물은 주로 호흡 중에 생성합니다. 그럼에도 불구하고 연소 또는 유기 폐기물의 미생물 분해 중에 생성될 수 있습니다. CO2는 시멘트나 소다 제조와 같은 산업 공정에 사용되는 것 외에도 다양한 촉매 경로를 통해 화학 물질로 전환되어 직접 사용될 수 있습니다.

 

이산화탄소 활용 방법

다양한 기술을 사용하여 이산화탄소를 귀중한 화합물로 전환하는 것이 가능합니다. 고온을 수반하는 열촉매 변환; 조작된 박테리아 균주를 사용한 미생물 전환; 재생 에너지원을 사용한 직접적인 전기화학적 환원; 태양광을 이용한 광촉매 환원; 살아있는 세포에서 추출한 효소를 사용한 미토콘드리아 매개 효소 전환; 촉매 구리 또는 철과 같은 기본 금속과 함께 유기 금속 시약을 사용하는 합성 유기 화학; 생체 촉매를 사용하는 효소 보조 반응은 이들 중 일부입니다. 각 기술은 의도한 제품 범주, 생산 속도, 에너지 소비 등에 따라 고유한 이점이 있습니다.

 

 

CO2 분자에 직접 전기를 가하면 포름산 이온이 되어 다른 분자와 상호 작용하여 메탄올 및 에탄올과 같은 유용한 화합물을 생성할 수 있습니다. 이 프로세스는 직접 전기화학적 변환으로 알려져 있습니다. 이 접근 방식은 기존의 화석 연료 대신 풍력 및 태양열과 같은 재생 가능 에너지원을 사용하여 사용과 관련된 온실 가스 배출을 제거하므로 현재의 지구 기후 변화 문제를 고려할 때 매력적인 선택입니다. 그리고 이 방법은 100%에 가까운 활용률과 촉매 재료의 필요성이 적기 때문에 현재 사용 가능한 다른 방법보다 저렴합니다. 그러나 광촉매 기술과 비교할 때 느린 반응 속도와 오늘날 산업 표준에서 요구하는 대규모 생산 수준을 달성하기 위한 반응기 크기 요구 사항과 관련된 제한된 확장성 문제로 인해 옵션이 상업적으로 실행 가능한 것으로 간주되기 전에 일부 문제를 해결해야 합니다.

 

광촉매 환원: 광에너지와 은, 코발트, 산화아연 등의 다양한 전이금속 산화물로 도핑된 산화티타늄 나노결정과 같은 촉매를 사용하여 광촉매 환원은 CO2 분자를 음극전위에서 가해지면 포름산 이온 또는 수산기 라디칼로 변환합니다. 양극 전위에 적용된 경우. 이 두 제품은 모두 용매부터 기존의 열 가열이 아닌 광원만 필요하기 때문에 적합하지 않은 설정에서 광화학 합성을 수행하는 데 매력적인 옵션입니다. 그렇지 않으면 소규모 배치 생산 또는 공간과 리소스가 각각 제한된 실험실과 같은 경우. 이 방법은 또한 타의 추종을 불허하는 유연성을 제공합니다.

 

 

공기와 같은 환경에서 용해된 가스를 직접 흡수하여 지방산과 같은 가치 있는 대사산물로 변환하도록 특정 박테리아 균주를 조작하는 것은 "미생물 전환"으로 알려져 있습니다. 추가 외부 기판이 없는 이 방법은 추가 반응물을 구입할 필요가 없기 때문에 비용 면에서 여기에 나열된 다른 방법보다 성능이 뛰어납니다. 대신, 전문화된 문화는 자신의 재산에서 저렴하게 성장할 수 있고 맥락 내에서 효과적으로 사용될 수 있습니다. 그리고 유전자 조작 기술의 발전 덕분에 이제 복잡한 다단계 반응에서도 원하는 수준의 표적 화합물을 신속하고 정확하게 생성할 수 있으므로 후속 프로젝트를 위해 가까운 미래에 중단 없이 품질 관리 작업을 실행할 수 있습니다. 연구자들은 점점 더 많은 유전자 조작 기술을 사용하여 새로운 약물과 치료법을 만들고 있습니다. 경쟁에서 앞서 나가고 획기적인 과학적 개발에서 경쟁 우위를 유지하기 위해 의료 부문의 빠르게 성장하는 전 세계 시장은 계속 증가하는 연구의 양을 필요로 합니다.

 

 

열촉매 변환: 열촉매는 수소와 일산화탄소를 모두 포함하는 혼합물에 열을 가하여 석유 유분과 유사하지만 오늘날 화석 연료 추출 현장에서 얻은 표준 원유보다 품질이 훨씬 더 순수한 액체 탄화수소를 생성하는 것입니다. 정제 부문에서 다른 곳에서는 구하기 힘든 가치 있는 최종 제품에 접근할 수 있습니다. 그리고 폴리머 합성은 열화학(폴리올, 플라스틱, 고무, 폼, 접착제, 밀봉제, 접착제 및 코팅)을 통해 가능합니다. 섬유, 섬유 및 복합 재료는 화장품, 포장, 식품 가공, 자동차 공학, 건물 건설, 농업 및 항공 우주를 포함한 다양한 산업에서 다양한 용도로 사용됩니다. 이것이 바로 그들이 빠르게 인기를 얻고 있으며 전 세계적으로 기술 산업의 선두주자인 이유입니다. 미토콘드리아 매개 효소 전환은 살아있는 세포, 특히 미토콘드리아에서 효소를 추출하고 반응성 중간체를 변형시키는 다른 매체로 옮기는 것을 수반하며, 궁극적으로 귀중한 중간 대사 산물 여러 공생 화합물의 생성으로 인해 최종 생성물 지정 지점 미리 결정된 경로 결과를 형성합니다. 젖산, 아세토인, 글리세롤 및 알코올 초산 숙신산 피페로닐산 말산 주석산 푸마르산 글루타르알데히드, 2-하이드록시벤조에이트, 페녹시아세트산 및 2-메틸페녹시에탄올은 추가로 더 낮은 가격으로 더 나은 정확도와 순도로 추출할 수 있는 몇 가지 화합물입니다. 값.

 

그러나 직접 전기화학법과 달리 미토콘드리아 전환 동역학이 더 느리며, 이는 끝점에 도달하기 전에 사이클이 완료되는 데 더 오래 걸린다는 것을 의미합니다. 이로 인해 실제 처리량 용량이 줄어들 수 있습니다. 특정 상황에서는 더 빠른 응답 시간이 필요합니다. 최종 제품이 고객과 고객에게 약속된 예상 날짜 및 일정에 따라 배송되도록 합니다. 프로젝트를 시작하기 전에 이것은 조직에 비용이 들거나 평판, 브랜드 인지도 및 시장 점유율에 장기적인 피해를 줄 수 있는 지연을 유발할 수 있는 실망을 피하는 데 중요한 요소입니다.

 

유기합성화학: 전이 금속, 리간드 및 지지체 구조로 구성된 유기 금속 시약을 생성하여 유리한 입체 선택성을 생성하는 것을 합성 유기 화학 또는 "유기 금속"이라고 합니다. 다른 코스 주제 매개변수와 비교할 때 각 사례 기반을 고려하여 컨텍스트에서 작동하는 최상의 최적 조건을 적절하게 식별하여 최대 효율성을 보장해야 합니다. Transformation 동안 Chemo regioselectivity는 분자의 특정 위치에서 선택적인 작용기 형성이 짧은 시간에 쉽게 이루어지도록 합니다. 노동력, 재료 및 자원의 낭비를 최소화하면서 안전 인력 장비에 높은 우선 순위를 부여합니다. 직면한 장애물과 예상치 못한 상황에도 불구하고 실행 가능한 가장 성공적인 방식으로 클라이언트를 제공하는 것을 포함하여 프로젝트 실행 단계의 모든 단계에서 기억하십시오.

 

이산화탄소(CO2)로부터 화학 합성의 예

  1. 메탄올 합성: 구리-아연 촉매가 있는 상태에서 이산화탄소와 수소 가스의 상호작용을 포함하는 몬산토 방법은 이산화탄소로부터 메탄올을 생성할 수 있습니다. 이산화탄소로부터 메탄올 생산은 고온 및 고압(예: 400–430 °C 및 10–20 bar)에서 적합한 촉매를 통해 수소와 혼합하여 수행할 수 있습니다. "메탄화"라는 용어도 이 공정에 적용됩니다.
  2. 포름산 생성: 전기화학 전지와 팔라듐-구리 촉매를 사용하여 포름산은 이산화탄소와 수소로부터 생성될 수 있습니다.
  3. 옥살레이트 염으로의 전환: 붕사 또는 알루미나 수화물과 같은 붕소 및 알루미늄 화합물과 염산 또는 황산을 포함한 기타 산과 관련된 화학 공정을 통해 이산화탄소도 옥살레이트 염으로 전환될 수 있습니다.
  4. 폴리카보네이트는 사염화주석이나 염화아연과 같은 촉매가 있는 상태에서 포스겐을 에틸렌 글리콜과 같은 2가 알코올과 결합하여 만듭니다. 이것은 주로 산소 원자(즉, 폴리카보네이트)에 의해 결합된 이산화탄소 분자로 만들어진 폴리머를 생성하는 중합 반응을 일으킵니다.
  5. 탄산 합성: 황산이나 인산과 같은 촉매에서 이산화탄소와 물이 결합하여 탄산을 형성합니다. 결과는 요소 및 형식과 같은 화합물을 만들 수 있습니다.
  6. 디메틸 에테르의 합성: 디메틸 에테르(DME)는 메탄올 합성용 촉매와 CO2/H2O 또는 CO/H2의 혼합물과 같은 개질제를 사이의 온도에서 사용하여 이산화탄소로부터 생성할 수 있는 또 다른 중요한 화합물입니다. 합성가스를 DME로 변환하기 위한 350 및 400 °C 및 최대 20 bar의 압력.
  7. 폴리카보네이트 생산: 강도, 내구성, 투명성, 내열성 및 전기 절연 품질 때문에 폴리카보네이트는 종종 산업 응용 분야에 사용됩니다. 일반적으로 비스페놀을 고온(200~300°C)에서 염소 가스 또는 염산 용액과 반응할 때 생성되는 포스겐과 비스페놀을 트랜스에스테르화하여 만듭니다.
  8. 디메틸 카보네이트(DMC) 합성은 화합물 디메틸 카보네이트를 생산하는 데 사용되는 공정입니다. 여기에는 수산화칼륨 또는 수산화나트륨과 같은 염기 촉매가 있는 상태에서 메탄올을 포스겐 또는 이산화탄소와 반응시키는 것이 포함됩니다. 반응은 디메틸 카보네이트와 염화수소를 생성하며, 이는 증류를 통해 혼합물에서 제거됩니다. 디메틸 카보네이트는 자동차 및 항공기 부동액 제형뿐만 아니라 용매, 가소제, 추진제 및 연료를 포함한 수많은 다른 응용 분야에서 에틸렌 글리콜의 대안으로 사용될 수 있습니다.

 

 

DEISO가 이산화탄소 프로젝트에서 화학 합성을 어떻게 도울 수 있습니까?

이 게시물이 마음에 드셨다면 무료 뉴스레터에 가입하셔서 더 가치 있는 콘텐츠를 받아보세요! 유익한 기사, 서비스 업데이트, 다운로드 가능한 가이드 등을 지금 구독하세요. 여기를 클릭하세요!

DEISO 교육 살펴보기: 지속 가능성, LCA(전과정 평가), LCA 소프트웨어 및 데이터베이스, GHG 회계, 탄소 배출량, EPD(환경 제품 선언) 등에 대한 DEISO의 최첨단 인증 교육을 자세히 알아보세요. 여기에서 당사의 포괄적인 교육 포트폴리오를 살펴보세요..

ko_KR한국어

교육 프로그램

연말 판매.

모든 교육 프로그램이 현재 판매 중입니다!

최대 50% 꺼짐