초록 ▼

리그닌을 생물학적 화학적으로 분해하여 얻어진 단량체 또는 이량체를 나노구조 화학촉매를 이용한 수첨탈산소 반응을 통해 석유대체 탄화수소 연료로 전환함. 반응에 사용된 촉매는 산촉매 지지체에 귀금속 나노입자를 담지한 이기능성 촉매로서 다양한 나노입자와 산촉매의 조합으로 높은 활성을 보여주는 촉매를 개발함. 최종적으로 단량체인 구아이아콜을 원료로 수첨탈산소 반응을 수행할 때 100%의 전환율과 C6-9 수율 90.1%를 얻었으며 이량체인 벤질페닐에테르를 원료로 수첨탈산소 반응을 수해할 때 100%의 전환율과 100%의 C6-18 수율을

리그닌을 생물학적 화학적으로 분해하여 얻어진 단량체 또는 이량체를 나노구조 화학촉매를 이용한 수첨탈산소 반응을 통해 석유대체 탄화수소 연료로 전환함. 반응에 사용된 촉매는 산촉매 지지체에 귀금속 나노입자를 담지한 이기능성 촉매로서 다양한 나노입자와 산촉매의 조합으로 높은 활성을 보여주는 촉매를 개발함. 최종적으로 단량체인 구아이아콜을 원료로 수첨탈산소 반응을 수행할 때 100%의 전환율과 C6-9 수율 90.1%를 얻었으며 이량체인 벤질페닐에테르를 원료로 수첨탈산소 반응을 수해할 때 100%의 전환율과 100%의 C6-18 수율을 얻음. 특히, 벤질페닐에테르의 수첨탈산소 반응에서는 2단계 반응을 통해 디젤, 항공유로 사용가능한 고탄소 탄화수소를 생산하는 방법을 제안하고 대한민국 및 미국 특허로 등록하여 향후 사업화시 활용가능할 것으로 예상됨. 협동기관으로부터 얻은 실제 리그닌 분해산물의 수첨탈산소 반응을 통해 탈산소 탄화수소를 생산할 수 있음을 확인함.
(출처: 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

Ⅱ. Research objects
- Sustainable renewable energy is required because of the depleting fossil fuels.
- Lignin, regarded as waste less useful compared to starch and cellulose which can be feedstocks of bioalcohol production, can be converted to the valuable products.
- Technology converging

Ⅱ. Research objects
- Sustainable renewable energy is required because of the depleting fossil fuels.
- Lignin, regarded as waste less useful compared to starch and cellulose which can be feedstocks of bioalcohol production, can be converted to the valuable products.
- Technology converging biological and chemical processes will produce the more efficient processes which cannot be reached by biological or chemical technology only.
- Depolymerized lignin fragements obtained by the biological processes are further degraded and converted to petroleum-alternate hydrocarbon fuels.
- Nanostructured catalysts are prepared and characterized, and new catalysis processes using new nanocatalysts are developed.

Ⅲ. Research contents
- The catalysis technology to convert monomeric and dimeric phenolic fragments of lignin to petroleum-like hydrocarbon fuels is developed.
- Nanostructured catalysts are designed and prepared in order to develop the chemical process technology.
- The target conversions of monomers and dimers are 95 and 90%, respectively.
- The target selectivities to C8-9 compounds from monomers and C7-18 compounds from dimers are 95 and 95%, respectively.
- The contents of nanostructured metals must be not more than 3 wt%.
- Three methods to prepare the catalysts are developed.

Ⅳ. Achievements
- The hydrodeoxygenation of lignin monomer, guaiacol, exhibited 100% conversion and 90.1% yield of C6-8 deoxygenated hydrocarbons.
- The hydrodeoxygenation of lignin dimer, benzyl phenyl ether, exhibited 100% conversion and 100% yield of C6-18 deoxygenated hydrocarbons.
- The supported nanostructured catalysts containing 2-3 wt% of metals were prepared.
- The two-step process of lignin dimers can produce high-carbon number hydrocarbons, which can be used as gasoline, diesel, and jet-fuel.
- The patents were registered with the nanostructured catalysts for the hydrodeoxygenation of lignin fragements.
- The process to obtain the valuable fuels from lignin fragments is developed and registered as a patent.
- One more paper was accepted, and two more papers will be submitted.

Ⅴ. Future plans using research results
- The process to obtain high energy hydrocarbon fuels from lignin fragments prepared by biological and chemical degradation of lignin will be applied to the actual chemical processes.
- The catalysis using nanostructured catalysts can be used for other reactions including isomerization and defunctionalization to produce fine chemicals.
(출처: Summary 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1제출문 ... 2보고서 요약서 ... 3요약문 ... 4SUMMARY ... 6CONTENTS ... 8목차 ... 10제1장 연구개발과제의 개요 ... 11 제1절 연구 배경 및 동기 ... 11 제2절 연구 개발의 필요성 ... 13 제3절 연구 개발의 범위 ... 17 제4절 연구 개발의 목적 ... 18제2장 국내외 기술개발 현황 ... 19 제1절 해외 기술개발 현황 ... 19 제2절 국내 기술개발 현황 ... 24제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 25 제1절 리그닌의 구조 및 특성에 대한 문헌 조사 ... 25 제2절 리그닌 단량체의 수첨탈산소 반응 공정 ... 26 제3절 물 첨가 시스템에서의 리그닌 단량체의 수첨탈산소 반응 ... 52 제4절 제올라이트 촉매를 이용한 수첨탈산소 반응 ... 59 제5절 리그닌 이량체 벤질페닐에테르의 수첨탈산소 반응 공정 ... 75 제6절 리그닌 이량체 구아이아실글리세롤-β-구아이아실 에테르의 수첨탈산소 반응 ... 94 제7절 실제 리그닌 분해산물의 수첨탈산소 반응 ... 113 제8절 연구 개발 성과 ... 115제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 123 제1절 목표달성도 ... 123 제2절 관련분야에의 기여도 ... 123제5장 연구개발성과의 활용계획 ... 125 제1절 연구결과의 파급효과 ... 125 제2절 연구결과의 활용계획 ... 126제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 127제7장 연구시설ㆍ장비 현황 ... 128제8장 참고문헌 ... 132끝페이지 ... 134