제1장 구미에 있어서 케미컬 리사이클의 최신 동향과 앞으로의 과제 (2)

[YDfamily]

2.2 호주 Licella사/영국 Murra사의 열분해 프로젝트

2.2.1 초임계수 열분해 기술과 해외 전개

영국 Mura Technology는 호주의 하이 테크 벤처 기업 Licella의 Cat-HTR(Catalitic Hydro-thermal reactor: 촉매 열수 actor법) 기술을 베이스로, 폐플라스틱의 케미컬 리사이클 프로세스의 개발, 및 이 프로세스에 의한 미생물(기름, 가스)의 제조 판매를 행하고 있는 기업이다.

고온 고압의 초임계수의 중에 플라스틱을 분해하는 수법은, 종래의 직접 열분해 기술과 비교하여, 높은 수율로 화석 유래 naphtha와 동등의 품질(기존 naphtha cracker에 전처리 없이 투입 가능하다고 한다)을 가진 고순도 재생유를 얻는 것이 가능하기 때문에, 세계에서 혁신적으로 고도의 리사이클 가능한 시스템으로서 주목을 모으고 있다.

Mura는 Licella와 collaboration으로 시스템 개발과 라이선스 공여를 담당하고 있고, 이 기술을 Hydro PRS(Plastic Recycling Solution)라고 명명하고 있다. 기존에 영국의 ReNew ELP사가 영국 북동부의 Teesside에 8만톤/년(2만톤/년*4계열)의 플랜트를 건설 중으로 2022년부터 순차 가동할 예정이다. 여기서 생산되는 재생유를 원료로 하여 Dow는 circular r-PE를 생산한다. 일본에서는 Mitsubishi 화학이 라이선스 계약을 체결하고, ENEOS와 공동으로 폐플라스틱의 유화 사업에 노력하고 있다. 계획에서는 이바라키현 카시마에 2만톤/년 규모의 설비를 건설하고 2023년부터 폐플라스틱 유래의 열분해를 생산, Mitsubishi 화학은 이 사업소 내의 naphtha cracker에 투입, circular 재생 플라스틱을, ENEOS는 circular 석유 제품을 생산할 예정이다.

Mura와 Licella의 양사는 2025년까지에 년간 100만톤의 플라스틱 폐기물을 리사이클 생성유로 전환하는 것을 목표로 하고 있다.

2.2.2 호주의 실증실험

기존에 호주에서는 Licella의 리사이클 재생유를 원료로 한 circular 사업 모델의 실증시험이 스타트하고 있기 때문에 이하에 소개한다.

플라스틱 연포장은 식품을 청결, 안전, 신선하게 유지하는 간단하고 효과적인 방법인데, 호주에서는 사용 후 연포장을 회수, 분별하는 시스템이 없기 때문에, 리사이클이 어렵고 대부분이 소각이나 매립으로 폐기되고 있다(이것은 호주만이 아니고, 세계 공통의 과제). 이 현상을 타개하기 위해, 호주의 기업간 연대 팀은, Nestle의 Kitkat의 사용 후 포장을 수평 리사이클 하는 것이라는 목표를 실현하기 위해 개개의 기업이 각각 식견과 기술을 추렴하는 프로토타입의 패키지를 만들어 냈다. 그리고 사용 후 플라스틱 연포장이 폐기물로서 처리되는 것이 아니고, 재생 자원으로 재이용 가능하다고 제시하였다. 이 대응에 참가한 기업과 그 역할은 다음과 같다.

∙ REDcycle, CurbCycle: 리사이클 업체(폐플라스틱의 회수)

∙ iQ Renew: 분별 센터에서 선별된 폐 플라스틱으로부터 이물을 제거하고, 플라스틱 원료로 돌리기 위한 전처리 담당

∙ Lincella: Cat-HTR 기술로, 폐플라스틱을 리사이클 생성유로 전환

∙ 호주 Viva Energy: 리사이클 생성유 정제

∙ Lyondell Basell: 정제된 생성유를 빅토리아주, Geelong의 naphtha cracker에 투입하여 circular r-PP를 생산

∙ Taghleef: Basell의 circular r-PP를 사용하여 알루미늄 증착 BOPP를 생산

∙ Amcor: 연포장으로 converting

∙ 호주 Nestle: Kitkat의 패키징

2.2.3 Mura의 단독 인터뷰: 세계 전개를 목표로

이하는 Packaging Europe(PE)지의 Mura Technology 단독 인터뷰의 초록

PE지	귀사의 사업에 대해서 설명해 주세요
Mura	당사는 석유화학 산업의 탈탄소화와 세계의 플라스틱 폐기물 삭감에 공헌하기 위해, 다양한 탈화수소 제품의 원료로 되는 고순도 리사이클 생성유의 supplier이다. 복합 연포장 필름이나 이종 재료를 조합한 많은 플라스틱 제품은 그 조성의 복잡성도 있는 현재, 기존의 mechanical recycle process에서는 “리사이클 불가” 라고 보여지고 있다. 이들의 폐기물은 현재, 소각 처리나 매립으로 폐기되고, 경우에 따라서는 자연계로 누출, 확산하는 환경 오염으로 이어질 가능성이 있다. 1회용 플라스틱(SUP)으로 대표되는 생산→소비→폐기의 linear economy의 비즈니스 모델은, 온실효과 가스와 플라스틱 폐기물의 배출 증가에 원인의 하나이다. 폐플라스틱을 회수하고, 재이용하는 것이 가능하다면 플라스틱의 유용성과 가격은 더욱 올라간다. 또한 유한한 화석 자원의 소비를 억제하고 고갈을 막는 것도 가능하다. Mura는 리사이클 불가능한 폐플라스틱 제품을 대상으로, 고도의 리사이클 프로세스를 개발하였다. 전문적으로 말하면, 초임계수(超臨界水, 고온 고압의 열수)를 이용하여 플라스틱 폐기물을 상업 규모로 고순도의 리사이클 생성유로 전환하는 기술이다. 당사는 이 기술을 Hydro PRS(열수 플라스틱 리사이클 솔루션) 라고 불리고 있는데, 세계 규모로 전개하는 것에 의해 폐플라스틱의 매립이나 소각을 억제하고, 온실효과 가스의 배출량을 삭감하고, 얻어진 리사이클 생성유를 원료로 새로운 플라스틱을 생산하는 것으로, 년 800만톤을 넘는다고 하는 폐플라스틱의 해양 유출을 억제하는 것이 가능하게 된다. 세계 경제 formula는 플라스틱을 폐기하는 것에 의해 상실하는 가치는 년간 1,200억 달러라고 추정되고 있다. Mura의 기술은 플라스틱 폐기물에 대한 생각을 크게 변화시켰다. 원유나 천연가스에 의존하여 플라스틱을 생산하는 것을 멈추고 도시의 폐플라스틱을 원료로 하여, virgin plastic과 동등한 플라스틱을 끝없이 재생 가능하다. 우리들의 목표는 2025년까지 100만톤의 circular 플라스틱의 생산능력을 창출하고, 운용하는 것이다.
PE지	Hydro PRS 기술에 대하여 알려 주세요.
Mura	Hydro PRS는 reactor 내에 초임계수를 사용하여 플라스틱을 분해한다. 이 프로세스는 플라스틱을 안정적으로 고수율로 고순도의 재생유로 전환 가능하다. 또한 이 프로세스는 대규모 생산이 가능하여 플랜트는 scale up 가능하다. 사용 가능한 폐기 자원은 식품이나 종이 라벨 등의 유기 찌꺼기를 포함하는 사용 후 플라스틱 패키지이다. 회수된 해양 폐기 플라스틱, 사용 후의 플라스틱 농업자재, 공장의 플라스틱 폐기물도 이용 가능하다. 우선 폐플라스틱(PET, PVC, HDPE, LDPE/LLDPE, PP, PS 등)의 혼합 veil을 세단하고, 돌, 유리, 금속 등의 이물을 모두 제거하여 세정한다. 이것을 다음 가공에서 초임계수와 혼합하여, 반응 조건까지 가열한다. Reactor에 들어가면 초임계 증기는 “분자 가위”와 같은 기능을 하고, 플라스틱의 결합을 절단한다. 수소를 공급하여 새로운 안정한 단쇄(短鎖) 탄화수소를 형성한다. 이 전환 프로세스는 불과 25분 내에 완료된다. 다음에 증류 공정에서 4종의 탄화수소 제품으로 분류하여 저장한다.
PE지	Teesside의 폐플라스틱 리사이클 플랜트에 대해서 알려 주세요.
Mura	Hydro PPS릐 2호 플랜트는 영국 북동부의 Teesside에 있는 New ELP사에 의해 건설 중이다. 년간 8만톤 능력의 플랜트의 근처에는 바로 이용 가능한 유틸리티나 시설, 또한 장래의 pilot나 commercial plant 용지를 확보하여 있는 정비된 공업단지 Wilton International 내에 있다. 이 사이트는 순차 건설되어 년간 2만톤 규모의 초임계수 열분해 플랜트 4 unit로 구성되고, 최초 unit는 2021년 4월에 착공하여, 2022년 후반에 가동할 것으로 예상된다. 이 지역에 최초 플랜트를 건설하는 것을 결정한 것은 Wilton을 거점으로 하는 주요 석유화학 기업의 공장이 집적되어 있는 점, 정비된 자유 무역항과 수송 센터로의 접근이 좋은 점, 지역 산업이 육성한 숙련 노동력의 존재 등, 많은 이점이 많기 때문이다.
PE지	이 기술을 전개하는 데에 어려운 점은?
Mura	규제 기관이나 정치 단체 등으로부터 정당한 평가를 얻는 것이 큰 과제였다. 1년에 걸쳐 설득을 지속하고, 플라스틱의 케미컬 리사이클에 대해서 관계자의 의식을 깊게 하는 것이 가능하였다. 최신의 리사이클 기술 개발에 노력하고 있는 대다수의 기업은 폐플라스틱을 재생하는 것으로 폐플라스틱의 환경으로의 누출이나 온실효과 가스의 배출 삭감, 화석원료의 의존도를 줄이는 역할을 담당하는 것을 사명으로 하고 있다. 발생한 모든 플라스틱 폐기물을 처리하는 인프라를 정비하여 플라스틱 제품의 재생재 함유율이나 리사이클율을 향상하고, 회수 가능한 플라스틱의 범위를 확대해 가기 위해서는 폐기물 관리에 선두 리사이클 기술을 더해 가는 것이 필요하다. 효율성이 높은 플라스틱 재생 인프라로의 투자 확대가 지금 필요하다. 케미컬 리사이클에 대한 법규제가, 리사이클의 기술혁신, 양질의 재생 재료의 공급 등, 폐 플라스틱 문제의 해결을 지연시키고 있다.
PE지	HBR사와의 파트너쉽에 대해서 알려 주세요.
Mura	Mura는 2021년 1월에, 과학, 기술, 엔지니어링의 세계적 provider KBR과의 제휴를 발표하였다. KBR은 Mura의 글로벌 라이선스 파트너로서 기능하고, Hydro PRS의 글로벌 개발 계획을 서포트하고, 이 기술의 신규 고객, 신 시장의 개발, global client에 엔지니어링 기술 서비스, 기기를 제공한다. Mura가 Hydro PS 프로세스의 세계 전개에 있어서 KBR에 기대하고 있는 역할은, 세계의 석유화학 sector에의 네트워크이다. Mura는 세계의 화학기업에 사업 전개하고 있고, product portfolio의 circularity로의 전환을 진행하는 석유화학 기업의 목표 달성의 유력한 방책으로서 당사의 기술 프로세스의 존재감을 높여가고 있다. 이 파트너쉽의 큰 성과로서 일본의 Mitsubishi 화학과 2021년 6월에 Hydro PRS의 라이선스 계약을 체결한 것을 들 수 있다. 또한 독일에서는 년 생산 2.5만톤의 생산 능력이 있는 솔비를 4기, 미국에도 동일 규모의 4기의 플랜트가 계획되어 있다.