제5장 식물, 바이오매스 유래 폴리머 적용 제품의 동향 (1)

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제5장 식물, 바이오매스 유래 폴리머 적용 제품의 동향

① Toyobo, Suntory, Anellotech 식물유래 원료 100%의 PET 수지

Suntory와 Anellotech사는 2012년부터 식물유래 원료만으로부터 나오는 PET 병의 개발에 공동으로 노력해 왔는데, PET 수지의 원료 내의 에틸렌 글리콜은 식물유래 품의 입수가 실용화되어 있었지만, 다른 한편으로 terephthalic acid의 조원료인 para-xylene에 대해서는 이제까지 식물유래 원료로부터 생성은 곤란하게 여겨져 왔다. 그러나 Anellotech사는 독자적으로 개발한 기술에 의해 para-xylene을 비가식의 woodchip으로부터 생성하는 것이 가능하게 되었다. Toyobo는 core 기술의 하나로서 고도의 중합 기술을 보유하고 있고, Suntory와 연대하여, Anellotech사의 기술에 의해 생성된 식물유래 원료 100%의 terephthalic acid와, 동일하게 식물유레의 에틸렌 글리콜로부터 100% 바이오 PET 수지를 중합하는 것에 성공. Suntory와 Anellotech사에 의한 식물유래 원료 100% 사용 PET 병의 시작품의 개발에 공헌하였다.

② Toray의 바이오매스 100% 유래의 adipic acid

Toray는 2022년 8월 24일, 바이오매스 100% 유래의 아디프산을 개발하였다고 발표하였다(도111). 아디프산은 플라스틱 수지로서 대표적인 폴리아미드 66(나일론 66)의 원료. Toray사에 의하면 식물의 먹을 수 없는 부분의 성분을 이용하여 바이오매스 유래의 당을 생성하고, 아디프산의 원료로 한 것은 세계 최초라고 한다.

프로세스 전체도

미생물에 의한 발효 기술

도111 Toray의 바이오매스 유래 100%의 아디프산

③ Toray의 바이오매스 100% 유래 polyester

Toray는 2022년 10월, 100% 식물유래 원료로 만들어진 폴리에스터 섬유의 제품을 처음으로 상품화하였다고 발표. 인공 피혁 “Ultrasuede” 기포(基布) 표면의 극세 섬유로 사용한 은면조(銀面調) 인공피혁 “Ultrasuede nu”로, 전체 일본 항공기의 headrest cover에 채용되었다. Toray는 2011년에 폴리에스터 원료의 에틸렌 글리콜(EG)과, 테레프탈산 모두 식물유래로 만들어진 100% 바이오매스 폴리에스터 섬유로의 시작에 성공하였다. 20년대 초반의 상업 생산을 목표로, 우선은 EG를 식물 유래로 치환한 30% 식물유래의 폴리에스터 “Ecodear PET”의 판매를 선행시켰다.

④ DIC의 바이오 베이스 가소제, skin care 재료

DIC는 바이오매스도 100%의 폴리에스터계 가소제를 개발하고, 일본 유기 자원 협회가 인정하는 “바이오매스 마크(바이오매스도 100%)”의 인증을 취득하고, 바이오매스 베이스의 제품 개발의 촉진을 위해 2021년 4월에 이스라엘의 바이오 벤처 기업 VAXA 테크놀로지사에 출자하였다. 또한 2022년 4월에는 미세 조류(藻類)인 스킨 케어 재료 개발을 위해 미국 벤처기업 Checkerspot사의 “WING platform”을 활용하기 위해 2회차의 공동 개발 계약을 체결하였다고 발표하였다.

⑤ Pilot 볼펜에 바이오매스 플라스틱을 채용

Pilot는 novelty용 볼펜의 몸체의 일부에 식물유래의 바이오매스 플라스틱을 채용하고, 바이오매스 마크를 취득한 취지를 표시한 것을 발표(도112). 또한, 채용한 바이오매스 플라스틱에는 생분해성이 없는 점을 press release에 주기하고 있다.

도112 바이오매스 플라스틱 채용 볼펜

⑥ Mitsubishi Chemical의 생분해성 바이오 폴리에스터

Mitsubishi Chemical은 2024년 2월, 높은 바이오매스도와 유연성 등의 특징을 가진 새로운 생분해성 바이오 폴리에스터 수지를 개발하였다고 발표. 개발한 SA916N 및 SA916F는 자연계의 미생물에 의해 분해되는 생분해 수지이고, 60% 이상의 높은 바이오매스도, 유연성, 높은 인열강도, 우수한 가공성을 실현한 것이라고 하고 있다. 식품 포장이나 비닐 봉지, 농업용 mulching 필름 등을 주요 용도로 설정하고 있다.

⑦ Mitsubishi Chemical의 식물유래 수지 사용 탄소 섬유 prepreg(pre-impregnated)

Mitsubishi Chemical은 2024년 3월, 식물 유래의 수지를 이용한 탄소 섬유 prepreg를 개발하였다고 발표. 탄소 섬유 prepreg 이외에도 유리섬유 prepreg도 라인업에 더하여, “BiOpreg #400 시리즈”로서 sample work를 개시하였다. 탄소섬유 prepreg는 탄소섬유에 수지를 함침시킨 시트 상의 중간재로, 고 경화성, 내열성, 고탄성 등의 특징을 갖고 있기 때문에, sports, mobility 용도를 중심으로 채용되어 왔다. “BiOpreg #400 시리즈”는 독자의 재료 설계 기술에 의해, 함침시킨 에폭시 수지를 식물유래 품에 치환하는 것으로, 최대 약 25%의 바이오매스도를 실현하였다고 하고 있다. 종래 prepreg와 동일한 성능을 가지기 때문에 종래 동일한 취급이나 성형 가공이 가능하여 우선은 스포츠, 레저 용도로부터 전개하고, 자동차의 내외장재 등 mobility용도나 산업용도로의 채용을 목표로 하고 있다.

⑧ Gunze mass balance 방식의 바이오매스 필름을 출시

2022년 1월, Gunze는 mass balance 방식에 의한 바이오매스 원료 약 50% 상당 사용한 styrene계 상품의 출시를 발표하였다. 이것은 수축 필름의 새로운 그레이드 “Fancywrap GB50”이고, mass balance 방식의 바이오매스 유래 PS 원료를 일부 필름에 사용하는 것으로, 화석 유래 라벨과 비교하여 원료 채굴부터 라벨이 폐기될 때까지의 life cycle에 있어서 온실효과 가스의 배출량 삭감을 기대하고 있는 것으로서 시장에 소구하고 있다. Mass balance 방식은 supply chain 전체에서 제3자 인증을 취득하는 것으로, traceability가 담보되는 것이고, 현재 제3자 인증의 취득 준비를 진행하고 있고, 2022년 6월에 취득 완료를 기대하고 있다고 표명하고 있다.

⑨ Nitta의 바이오매스 나일론 튜브

2024년 3월, Nitta는 식물 유래의 나일론을 주원료 한 바이오매스 나일론 튜브의 판매를 개시하였다. 차량 적재용에 실적이 있는 이 튜브의 원료를 식물 유래 나일론으로 변경한 것으로, 식물유래 비율은 ASTM D6866에 기초하여 계산치로 약 80%, 일반 사단법인 일본 유기자원 협회의 기준에 근거하여 계산치로 약 70%로 된다고 하고 있다.

⑩ Yakult 음료용 빨대를 바이오매스 플라스틱 배합으로 변경

2024년 2월, Yakult는 종이 용기에 들어가는 음료용 빨대를 바이오매스 플라스틱 배합의 빨대로 변경한다고 발표. 종래의 석유 유래 플라스틱 100% 사용 빨대로부터 바이오매스도 25% 이상의 빨대로 2024년 3월부터 순차적으로 변경하고 있다.