기술 분야:

본 발명은 바이오매스 에너지 촉매 분해 분야에 속하며, 구체적으로 탄수화물을 분해하는 방법을 포함한다.

배경 기술:

최근 몇 년 동안 자연계에 널리 분포된 섬유소, 반섬유소, 전분 등 탄수화물을 설탕과 연료 화학 물질로 바꾸는 연구가 국내외 연구자들의 관심을 끌고 있다. 전통적인 탄수화물 전환 방법은 바이오효소나 무기강산수용액에서 이루어지는데, 섬유소 효소 촉매 활성이 낮고, 중복 이용률이 떨어지며, 전환 효율이 낮아 생산비용이 높다는 등 여러 가지 불리한 요소가 있다. 무기강산수해법은 촉매 활성성이 높지만 강산은 부식성이 있어 장비에 대한 요구가 높다. 그리고 생성물은 2 차 가수 분해에 취약하며 반응은 통제하기가 쉽지 않습니다. 더 중요한 것은 강산 촉매 반응 후 대량의 폐산 수용액이 생겨 후처리 과정이 복잡하고 환경오염이 심각하다는 점이다. 이 문제를 해결하기 위해 최근 몇 년 동안 이온 액체, 고온 액체 등 환경 친화적인 매체와 같은 새롭고 효율적이며 환경 친화적인 반응 매체들이 점점 더 주목을 받고 있습니다. 많은 문헌들은 이온 액체가 새로운 유형의 환경 친화적 매체로서 용해성, 구조 조절 가능, 열 안정성 등 많은 장점을 가지고 있다고 보도한다. 그러나 탄수화물 전환 과정에서 이온 액체는 산물에서 분리되기 어렵고 순수한 화학물질을 얻기가 어렵다. 그리고 이온 액체는 가격이 비싸서 재사용할 수 없다면 생산비용이 높아 탄수화물 전환의 산업화 발전을 심각하게 제한하고 있다. 고온의 액체 물은 온도가180-350 C 사이인 압축 액체 상태로, H "를 이온화하고 촉매 역할을 한다. 반응 후 온도가 낮아지고 H+ 가 물로 복원되어 전체 반응 과정은 녹색과 오염이 없다. 고온의 액체 상태의 물은 산성이 약하고 탄수화물의 전환은 강산성 환경에서 이루어져야 하기 때문에 촉매제의 선택은 고온 액체수 탄수화물의 효율적인 전환의 관건이다. 적재형 고체산이나 초강력 고체산은 매체에서 쉽게 분리되고, 독이 없고 오염되지 않으며, 많은 반응에서 두드러진 장점을 보여 주지만, 이러한 촉매제는 고온 액체수에서 탄수화물을 전환시킬 때 많은 한계가 있다. 한편으로는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 전분 등이다. 물에 용해되지 않고 수용액에서 고체 촉매와 함께 고체 형태로 존재하며, 촉매의 활성 센터가 반응물과 충분히 접촉하지 않아 촉매 활성이 낮다. 한편, 이런 촉매제는 수용액 중 활성화가 빠르고, 불 활성화의 주요 원인은 반응 과정에서 분자가 촉매 표면에 흡착되어 촉매제의 활성 센터를 막고, 적재된 산성 활성위 SO/- 수용액에서 쉽게 빠져나가 촉매제 비활성화를 일으키는 것이다. 이러한 이유로 현재 탄수화물의 전환은 강산수해와 효소 발효를 통해 진행되고 있다. 탄수화물의 강산가수 분해는 일반적으로180-240 C 의 고온 수용액에서 이루어지며, 반응 매체는 고온 액체 물이며 환경 친화적인 매체이다. 따라서 고온 액체수에서 탄수화물을 효과적으로 촉매할 수 있는 촉매제를 개발하고 황산을 대체하기 위해 산물에서 쉽게 분리할 수 있는 촉매제를 개발하는 것은 중요한 과학과 현실적 의의가 있을 것이다.