발효의 책 27 탈 석유 사회의 담당자로서 주목되는 발효

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27. 발효로 만들어지는 화학 원료

발효로 만들어지는 화학품도 오래전부터 있다. 제1차 세계대전 경, 다이너마이트의 제조에 필수인 acetone은 락산균(酪酸, Clostridium)을 이용하여 원료의 당으로부터 발효 생산되고 있다. 이 때 acetone과 함께 butanol도 생산되기 때문에, acetone butanol 발효라고 불리고 있다. 현재는 석유 유래로 바뀌었는데, 석유자원에는 한계가 있기 때문에 발효품이 다시 주목을 불러 일으키는 날이 올지도 모른다.

최근의 대표적인 예로서는 acrylamide를 들 수 있다. Acrylamide는, 합성 수지나 접착제, 도료, 토양 개량제 등 다양한 용도에 사용되는 기초 화학품이다. 이전에는 acrylonitrile을 원료로 구리 촉매에 의해 공업 생산되고 있는데, 반응 수율이나 폐액 처리에 과제가 있다. Nitto 화학공업(현 Mitsubishi Rayon)의 기술진은, acrylonitrile을 acrylamide로 효율적으로 변환 가능한 미생물을 발견하고, bio reactor를 이용한 생산 프로세스를 1985년에 개발하였다. 이 방법은 반응 수율이 99.9% 이상으로 폐액도 적은 획기적인 프로세스로 되었다. 이 기술은, nicotinamide나, mandelic acid, 5-cyanovaleric acid 등의 제조에도 응용되고 있다.

또한, 최근 환경문제의 의식이 높아지기 때문에 발효 프로세스가 주목되고 있다. 1, 3-pronanediol, isobutanol, succinic acid라고 하는 화성품이 발효법으로 상업생산 되고 있고, 또한, ethylene이나 propylene이라고 하는 범용 화학품을 발효 생산물로부터 만드는 프로세스도 공업화 되어, carbon neutral 소재로서 채용이 넓어지고 있다. 발효 원료에서도, 식량 생산과 경합되지 않도록, cellulose 등의 비가식 biomass를 사용한 연구 개발이 진행되고 있다.

탈 석유 사회의 담당자로서 발효는 주목되고 있고, 장래 신변의 화학품이 발효법으로 변환되는 날이 올지도 모른다.

요점 BOX
미생물로 기초 화학품인 acrylamide를 생산
Polyhydroxy 락산이나 폴리유산은, 플라스틱 재료로서 용도 전개가 진행되고 있다.

<Acrylamide 생산 프로세세의 비교>

[바이오법] 폐액이 적은 바이오법             (AN: acrylonitrile, AA: Acrylamide)

[구리 촉매법]

[Nitril 변환 효소의 종류]

[공업화 예]