KR20160014441A - 셀룰로오스의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 셀룰로오스의 제조방법은 (a) 염기성 수용액 및 금속염을 포함하는 처리용액과, 셀룰로오스계 바이오매스(cellulose-based biomass)를 혼합하여 셀룰로오스계 바이오매스를 전처리하는 단계; 및 (b) 전처리 된 셀룰로오스계 바이오매스에, 금속염, 산 및 표백제를 포함하는 표백용액을 첨가하여 셀룰로오스를 추출하는 단계;를 포함한다. 상기 제조방법은, 금속염 및 방사선 처리를 함으로써, 기존의 제조방법에 비하여 요구되는 반응 온도 및 염기성 수용액의 농도를 현저하게 낮출 수 있어 친환경적일 수 있고,고순도의 셀룰로오스를 제조함으로써 산업에의 적용이 매우 용이할 수 있다.

Description

셀룰로오스의 제조방법{METHOD OF PREPARING A CELLULOSE}

본 발명은 금속염을 첨가하여 적용되는 염기성 수용액의 농도를 낮추고, 반응 온도를 낮춤과 동시에 고순도의 셀룰로오스를 제조하는 방법에 관한 것이다.

목질계 바이오매스는 리그닌 (lignin), 헤미셀룰로오스 (hemicellulose), 셀룰로오스 (cellulose)로 이루어져 있으며, 이 중 셀룰로오스는 쉽게 당화될 수 있어 바이오 에너지, 플랫폼 화합물 등으로 전환되기 용이하기 때문에 매우 높은 가치를 지니고 있다. 뿐만 아니라, 셀룰로오스는 펄프제조 과정의 재료로 사용되며, 나아가 나노셀룰로오스를 제조할 수 있는 원료로 사용된다.

따라서, 바이오매스로부터 셀룰로오스의 추출량 또는 추출효율을 결정할 수 있는 바이오매스의 전처리 및 표백기술은 매우 중요하다. 특히 불순물이 많은 폐바이오매스를 활용하여 화학 에너지로 전환할 때 그 중요성은 더욱 크다고 할 수 있다.

기존의 셀룰로오스 추출방법은 고농도의 알칼리 용액으로 160도 이상의 온도에서 반응시키는 전처리 과정 후, 아염소산 나트륨 수용액으로 3회 이상의 반복적인 표백공정을 통해 낮은 수율로 셀룰로오스를 제조한다. 그러므로 셀룰로오스 추출과정의 최적 조건을 찾기 위한 연구가 수반되어야 한다. 이를 위하여 화학물질의 사용량의 최소화하면서 셀룰로오스의 손실을 최소화 하는 조건, 뿐만 아니라, 고순도의 셀룰로오스를 분리해내는 기술이 요구된다.

1. Sun, J. X. et al., "Isolation and Characterization of Cellulose from Sugarcane Bagasse"Polymer Degradation and Stability, Vol. 84, pp. 331-339 (2004) 2. Kopania, E. et al., "Studies on Isolation of Cellulose Fibres from Waste Plant Biomass"Fibres & Textiles in Eastern Europe, Vol. 20, pp. 167-172 (2012)

본 발명의 목적은 셀룰로오스계 바이오매스로부터 셀룰로오스를 추출함에 있어서, 금속염을 첨가함으로써 적용되는 염기성 수용액의 농도를 낮추어 화학물질의 사용량을 최소화하고, 반응 온도를 낮추어 에너지 소모를 적게 한 경제적이고 친환경적인 셀룰로오스의 제조방법을 제공하고자 함이다. 나아가, 방사선의 조사를 통해, 제조되는 셀룰로오스의 수율 및 순도를 제어하여 고순도의 셀룰로오스를 고수율로 제조할 수 있는 방법을 제공하기 위함이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰로오스의 제조방법은, (a) 염기성 수용액 및 금속염을 포함하는 처리용액과, 셀룰로오스계 바이오매스(cellulose-based biomass)를 혼합하여 셀룰로오스계 바이오매스를 전처리하는 단계; 및 (b) 전처리 된 셀룰로오스계 바이오매스에, 산 및 표백제를 포함하는 표백용액을 첨가하여 셀룰로오스를 추출하는 단계;를 포함한다.

상기 셀룰로오스계 바이오매스는 섬유소계, 목질계, 해조류계 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 금속염은 알칼리금속, 알칼리토금속, 전이금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속의 염화물, 황화물, 질화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.

상기 처리용액에는, 금속염이 0.5 내지 2 몰이 혼합될 수 있다.

상기 염기성 수용액은 알칼리금속의 수산화물 또는 알칼리토금속의 수산화물 중에서 선택된 어느 하나의 수용액일 수 있다.

상기 염기성 수용액은 농도가 16% 미만일 수 있다.

상기 표백용액은 금속염을 더 포함할 수 있고, 상기 금속염은, 산 대비 0.5 내지 2 당량으로 포함될 수 있다.

상기 산은 아세트산, 프로피온산, 부티르산 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.

상기 단계 (a)는 160℃ 미만의 온도 조건에서 수행될 수 있다.

상기 단계 (a) 이전에, 셀룰로오스계 바이오매스에 방사선을 조사하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 방사선의 조사량은 10 내지 300 kGy일 수 있다.

상기 방사선은 알파선, 베타선, 감마선, 전자선, 이온빔, 자외선, X-선, 플라즈마, 중성자선 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 표백제는 아염소산나트륨(NaClO₂), 차아염소산나트륨(NaClO), 과산화수소(H₂O₂) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 수용액을 포함할 수 있다.

상기 단계 (b) 이후에, 셀룰로오스를 분리하는 단계를 더 포함하고, 상기 분리는 여과, 원심분리, 침전, 재결정 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 방법으로 수행될 수 있다.

상기 분리는 초음파 처리를 포함할 수 있다.

본 발명에서는 셀룰로오스의 제조방법을 제공하고자 하며, 이하에서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰로오스의 제조방법은, (a) 염기성 수용액 및 금속염을 포함하는 처리용액과, 셀룰로오스계 바이오매스(cellulose-based biomass)를 혼합하여 셀룰로오스계 바이오매스를 전처리하는 단계; 및 (b) 전처리 된 셀룰로오스계 바이오매스에, 금속염, 산 및 표백제를 포함하는 표백용액을 첨가하여 셀룰로오스를 추출하는 단계;를 포함한다.

상기 단계 (a)는 셀룰로오스계 바이오매스에서 리그닌이 제거되는 탈리그닌화가 일어나도록 전처리하는 단계일 수 있고, 이는 염기성 수용액과 금속염을 포함하는 처리용액을 이용하는 것일 수 있다. 셀룰로오스계 바이오매스에는 헤미셀룰로오스, 리그닌 및 셀룰로오스가 포함되어 있고, 상기 단계 (a)의 처리로서, 리그닌과 헤미셀룰로오스를 제거하고자 하는 것일 수 있다.

셀룰로오스를 추출하는 원료로서, 셀룰로오스계 바이오매스는, 셀룰로오스를 포함하고 있는 바이오매스일 수 있고, 예컨대, 목질계, 섬유소계, 해조류계 또는 이들의 조합 등이 적용될 수 있으며, 바람직하게는 목질계 바이오매스를 적용할 수 있다. 목질계 바이오매스에는 셀룰로오스가 다량 함유되어 있을 수 있고, 이에 셀룰로오스를 제조함에 있어서, 수율 향상의 효과를 얻을 수 있다.

상기 처리용액은 염기성 수용액 및 금속염을 포함할 수 있고, 염기성 수용액으로 알칼리 처리 함으로써, 셀룰로오스계 바이오매스가 연질화 될 수 있도록 하는 것일 수 있다.

상기 염기성 수용액은 알칼리금속의 수산화물 또는 알칼리토금속의 수산화물 중에서 선택된 어느 하나의 수용액일 수 있고, 예컨대, 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화마그네슘, 수산화베릴륨, 수산화칼슘 또는 이들의 조합 등이 적용될 수 있으며, 수산화나트륨을 적용하는 것이 pH 조절 측면 및 농도 조절 측면에서 용이할 수 있다.

상기 금속염은, 알칼리금속, 알칼리토금속, 전이금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속의 할로겐화물, 황화물, 질화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있는데, 예를 들면, 알칼리금속 할로겐화물, 알칼리금속 황화물, 알칼리금속 질화물, 알칼리토금속 할로겐화물, 알칼리토금속 황화물, 알칼리토금속 질화물, 전이금속 할로겐화물, 전이금속 황화물, 전이금속 질화물 또는 이들의 조합 등이 적용될 수 있다.

구체적으로, 상기 알칼리금속은 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 등일 수 있고, 상기 알칼리토금속은 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨 등일 수 있으며, 상기 전이금속은 주기율표상에서 제3족 내지 제12족에 위치된 4주기 내지 6주기의 금속원소일 수 있으며, 귀금속 또는 희토류금속도 적용을 제한하는 것은 아니지만, 비용 효율상 그 적용에서 제외될 수 있다.

이와 같은 금속염의 첨가는 염기성 수용액이 셀룰로오스계 바이오매스를 연질화 할 때에, 농도가 낮은 염기성 수용액이 고농도의 염기성 수용액의 역할을 할 수 있도록 도와주는 첨가제의 작용을 할 수 있다.

금속염이 염기성 수용액에 첨가될 때의 효과로서, 첫 번째는, 금속염이 루이스 산으로 작용하여 리그닌에 포함된 다량의 카보닐 그룹과의 상호작용으로 저농도에서 쉽게 녹을 수 있도록 함으로써, 리그닌을 용이하게 제거할 수 있는 역할을 할 수 있다.

두 번째로는, 금속염과 염기성 수용액에 있는 각각의 알칼리 금속이 서로 교환되는 과정을 통해서 전처리에 필요한 알칼리 용액에 보충제 역할을 할 수 있으며, 마지막으로, 금속염이 리그닌과 헤미셀룰로오스에 있는 수많은 산소원자에 결합하여 수소결합을 약화시키고 서로 분리가 용이하도록 하는 역할을 할 수 있다.

상기 염기성 수용액은 농도가 10% 미만일 수 있다. 기존의 셀룰로오스 제조방법은 염기성 수용액을 이용하여 전처리를 함에 있어서, 16% 이상의 고농도의 염기성 수용액을 사용하여야 한다. 그러나, 본 발명의 경우, 상기 금속염을 첨가함으로써, 염기성 수용액의 농도를 2-4% 이내로 저감시킬 수 있고, 그에 따라 폐수처리에 따른 환경문제나, 화학물질 사용의 저감 등의 친환경적인 측면의 장점을 가질 수 있다.

상기 염기성 수용액의 농도는 10% 미만이면 적용할 수 있으며, 그 농도가 적어도 2%만 되면, 농도가 낮은 것이라고 하더라도, 충분히 탈리그닌화를 촉진시킬 수 있으며, 최종적으로 제조되는 셀룰로오스의 수율이나 순도를 유지할 수 있고, 바람직하게는 2 내지 10%, 2 내지 5%의 염기성 수용액을 적용할 수 있다.

이와 같이, 염기성 수용액의 농도를 낮춰줄 수 있는 금속염의 첨가량은 염기성 수용액 대비, 약 0.5 내지 2 몰일 수 있다. 상기 금속염을 0.5 몰 미만으로 첨가하면, 부족한 전처리로 인해 셀룰로오스의 수율 및 순도가 저하될 수 있고, 2 몰을 초과하여 첨가하면, 무의미한 금속염의 첨가로, 경제적인 낭비일 수 있고, 최종적으로 셀룰로오스를 분리할 때에 분리 효율의 저하를 불러올 수 있다.

상기 단계 (a)는 100℃ 미만의 온도 조건에서 수행될 수 있다. 기존의 셀룰로오스 제조방법은 염기성 수용액을 이용하여 전처리를 함에 있어서, 160℃ 이상의 고온에서 전처리를 해야 한다. 그러나, 본 발명의 경우, 상기 금속염을 첨가함으로써, 60℃까지 전처리 온도를 현저히 낮출 수 있게 되고, 그에 따라 공정의 비용 문제나, 고온 처리에 따른 설비비, 에너지 비용 등의 부수적인 비용 절감 효과를 얻을 수 있게 되었고, 고온에 견딜 수 있는 반응장치를 사용하지 않아도 됨에 따라 공정에 쉽게 적용할 수 있어 산업에의 적용이 상당히 용이할 수 있다.

즉, 상기 전처리 온도는 100℃ 미만의 온도이면 전처리가 가능할 수 있고, 최소한 60℃ 정도만 되면, 셀룰로오스의 수율이나 순도를 충분히 유지할 수 있으며, 바람직하게는 약 60℃ 내외, 60 내지 100℃, 60 내지 80℃ 정도의 온도 조건을 적용할 수 있다.

상기 셀룰로오스의 제조방법은, 상기 단계 (a) 이전에, 셀룰로오스계 바이오매스에 방사선을 조사하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 셀룰로오스계 바이오매스에 방사선을 조사하면, 이에 함유되어 있는 헤미셀룰로오스 및 리그닌이 제거되기에 용이한 상태가 될 수 있다. 즉, 상기 방사선은 리그닌과 셀룰로오스간의 서로 얽혀 있는 구조로부터 서로 분리하는 역할을 할 뿐만 아니라, 방사선은 리그닌과 헤미셀룰로오스, 즉 셀룰로오스를 제외한 부분에 물리적인 손상을 줄 수 있으며, 주게 되며, 이에 따라 염기성 수용액과 금속염을 포함하는 처리용액으로 리그닌과 헤미셀룰로오스를 쉽게 제거할 수 있다.

상기 방사선으로는, 예컨대 알파선, 베타선, 감마선, 전자선, 이온빔, 자외선, X-선, 플라즈마, 중성자선, 또는 이들의 조합 등이 적용될 수 있다. 상기 조사되는 방사선의 종류에는 특별한 제한이 없으며, 이와 같은 방사선의 조사로 인하여, 셀룰로오스계 물질로부터 리그닌과 헤미셀룰로오스 영역이 셀룰로오스와의 결합력이 약해져 염기성 수용액에 대한 용해도를 증가시킬 수 있는 것이라면 적용될 수 있다.

상기 방사선의 조사량은 10 내지 300 kGy, 바람직하게 10 내지 200 kGy, 더욱 바람직하게 50 내지 200 kGy일 수 있다. 방사선의 조사량이 10 kGy 미만일 경우에는 방사선을 조사함으로써 얻고자 하는 전술한 효과들을 얻을 수 없고, 방사선의 조사량이 300 kGy를 초과하게 되면, 리그닌과 헤미셀룰로오스 뿐만 아니라, 셀룰로오스까지도 물리적인 손상을 받을 수 있고, 이로 인해 최종적으로 분리되는 셀룰로오스의 수율이 저하될 수 있고, 방사선에 의한 손상으로 추출된 셀룰로오스의 상태가 좋지 못할 수 있다.

상기 단계 (b)는 처리용액 등으로 전처리 된 셀룰로오스계 바이오매스에, 산 및 표백제를 포함하는 표백용액을 첨가하여 잔류하고 있는 리그닌과 헤미셀룰로오스를 모두 제거하고, 셀룰로오스를 추출하는 단계일 수 있으며, 표백공정이 진행될 수 있다.

상기 표백용액은 산과 표백제를 포함할 수 있고, 금속염을 더 포함할 수 있다. 여기에 포함되는 금속염은 상기 처리용액에 포함되는 금속염과 동일할 수 있으나, 반드시 처리용액에 포함되는 것과 동종일 필요는 없다. 예컨대, 처리용액에 리튬클로라이드가 적용될 경우, 표백용액에 반드시 리튬클로라이드가 적용되어야 하는 것은 아니고, 소듐클로라이드 등 다른 금속염이 적용될 수 있다.

상기 표백용액에는, 산 대비 금속염이 약 0.5 당량 내지 2 당량이 포함될 수 있는데, 0.5 당량 미만으로 첨가될 경우, 추출된 셀룰로오스의 순도가 낮을 수 있고, 2 당량을 초과하여 첨가될 경우 셀룰로오스의 하이드록시 그룹이 아세틸화되어 셀룰로오스의 손실이 있을 수 있다.

또한, 상기 산은 약산이라면 특별한 제한 없이 적용이 가능하며, 예컨대, 아세트산, 프로피온산, 부티르산 또는 이들의 조합 등이 적용될 수 있으며, 그 농도는 공정 조건에 맞게 적절히 조절하면 되고, 산의 농도를 정함에 있어서 특별한 제한 사항은 없다.

상기 표백제는 아염소산나트륨(NaClO₂), 차아염소산나트륨(NaClO), 과산화수소(H₂O₂) 또는 이들의 조합 등을 적용할 수 있으며, 일반적으로 표백제로 사용되는 물질이라면 상기한 표백제 외에도 적용이 가능하다.

상기 표백공정은 아염소산나트륨 등의 산화제가 사용되어 전처리 후에 남아 있는 리그닌을 산화시켜 수용액에 잘 용해되도록 하는 공정으로써, 아세트산 등의 산이 함께 적용될 때 산화반응을 극대화시킬 수 있다. 이 때 금속염이 첨가될 경우에는, 그 역할은 전처리 공정에서의 동일하며, 나아가 산과 금속염의 상호작용으로 수용액의 산도를 증가시킴으로써 표백의 역할을 극대화 시킬 수 있다.

상기 단계 (b) 이후에, 셀룰로오스를 분리하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 분리는, 다양한 분리 방법을 통하여 상기 단계 (b)의 표백공정을 통해서도 제거되지 않은 헤미셀룰로오스, 리그닌 및 기타 불순물들로부터 셀룰로오스를 분리해 내는 단계일 수 있다.

상기 분리 방법으로는, 예컨대 여과, 원심분리, 침전, 재결정, 또는 이들의 조합 등이 적용될 수 있고, 초음파 처리를 포함할 수 있으며, 상기 초음파 처리는 초음파 세척기를 이용하는 것일 수 있다.

본 발명의 셀룰로오스의 제조방법은 금속염이 포함된 처리용액을 이용함으로써, 기존의 방법보다 염기성 수용액의 농도 및 반응 온도를 낮출 수 있고, 방사선을 조사함으로써, 상기 효과에 상승작용을 일으켜 결과적으로 제조되는 셀룰로오스의 순도와 수율이 크게 향상될 수 있다. 그에 따라, 화학물질 사용량의 저감 등으로 인한 친환경성 및 저온, 저농도의 제조공정으로 인한 에너지 소모량의 저감과 산업에의 적용 용이성 등에 따른 경제성 등을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 조사량별 셀룰로오스의 순도를 나타낸 그래프이다.
도 2는 목질계 바이오매스와, 제조시 금속염을 첨가한 경우 및 첨가하지 않은 경우의 셀룰로오스에 대한 IR 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속염 첨가량별 셀룰로오스의 수율 및 순도를 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

실시예 1: 방사선 조사량 변화에 따른 셀룰로오스의 제조

셀룰로오스계 바이오매스로 목질계 바이오매스인 폐목재 분말 10 g을 준비하였다. 또한, 2%의 수산화나트륨 수용액 200 ml에 리튬클로라이드를 각각 상기 수산화나트륨 대비 2.0 당량 첨가한 처리용액과 리튬클로라이드를 첨가하지 않은 처리용액을 제조하였다. 상기 목질계 바이오매스인 폐목재 분말을 처리용액과 혼합하고, 이 혼합 용액에 방사선을 각각 0, 50, 100 및 200 kGy 만큼 조사하였다. 이어서, 온도를 60℃로 맞추었으며, 약 60 분 동안 교반을 실시하여 상기 폐목재 분말(목질계 바이오매스)을 전처리하였다.

상기 혼합 용액에 아염소산나트륨/아세트산 수용액 100 ml를 각각 첨가하여 표백공정을 진행하였고, 목질계 바이오매스로부터 헤미셀룰로오스 및 리그닌이 제거된 셀룰로오스를 얻었으며, 그 순도를 도 1에 나타내었다.

도 1을 참조하면, 방사선이 조사되지 않고, 리튬클로라이드가 첨가되지 않은 경우에는 셀룰로오스의 순도가 약 74%로서, 상당히 낮은 순도임을 확인할 수 있고, 이에 금속염을 첨가함으로써 약 83%까지 순도를 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 리튬클로라이드가 첨가되지 않은 경우에는 방사선을 조사하더라도 최대 순도가 약 88%로서, 90%에 미치지 못함을 확인할 수 있었으나, 리튬클로라이드를 첨가함으로써, 98%에 달하는 순도를 달성할 수 있음을 확인할 수 있었다.

이를 통해, 방사선의 조사량 조절을 통하여 순도를 조절할 수 있고, 방사선 조사와 함께 금속염을 첨가하여 셀룰로오스를 제조할 경우에는 상당한 고순도의 셀룰로오스를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.

또한, 셀룰로오스에서 리그닌이 제거되었는지를 확인하기 위해, 목질계 바이오매스, 리튬클로라이드로 처리한 셀룰로오스, 리튬클로라이드로 처리하지 않은 셀룰로오스에 대하여 IR 스펙트럼을 측정하였고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.

도 2를 참조하면, 리그닌의 작용기에 의하여 나타나는 피크인 1736 및 1236cm-1에서의 피크가 리튬클로라이드 처리하지 않은 셀룰로오스와 목질계 바이오매스에서는 그대로 나타나고 있으나, 리튬클로라이드 처리를 한 셀룰로오스에서는 상기 파수에서의 피크가 완전히 사라졌음을 확인할 수 있고, 이를 통해 리튬클로라이드를 비롯한 금속염으로 처리하여 제조된 셀룰로오스에는 리그닌이 전혀 존재하지 않음을 확인할 수 있었다.

실시예 2: 금속염 첨가량 변화에 따른 셀룰로오스의 제조

상기 실시예 1의 전처리 과정에서 처리용액에 리튬클로라이드를 수산화나트륨 수용액 대비 0, 5 및 2 당량으로 첨가량에 변화를 주고, 방사선의 조사량을 200 kGy로 고정한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로, 목질계 바이오매스로부터 헤미셀룰로오스 및 리그닌이 제거된 셀룰로오스를 얻었고, 그 수율 및 순도를 도 3에 나타내었다.

도 3을 참조하면, 금속염으로써 리튬클로라이드를 첨가하지 않은 경우에는 순도가 90%에 이르지 못했고, 수율도 50%에 미달됨을 확인할 수 있으나, 55 % 내의 셀룰로오스가 포함되어 있는 천연 목재로부터 1 당량 처리한 경우와 2 당량 처리한 경우에는 50% 이상의 수율을 달성할 수 있었고, 이는 천연목재로부터 전처리와 표백공정을 통해 90% 이상의 셀룰로오스를 추출할 수 있었으며, 추출된 셀룰로오스의 순도도 90% 이상 달성할 수 있었고, 2 당량 처리한 경우에는 97%의 순도를 달성할 수 있음을 확인할 수 있었다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (15)

1. (a) 염기성 수용액 및 금속염을 포함하는 처리용액과, 셀룰로오스계 바이오매스(cellulose-based biomass)를 혼합하여 셀룰로오스계 바이오매스를 전처리하는 단계; 및
   (b) 전처리 된 셀룰로오스계 바이오매스에, 산 및 표백제를 포함하는 표백용액을 첨가하여 셀룰로오스를 추출하는 단계;를 포함하는 셀룰로오스의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 셀룰로오스계 바이오매스는 섬유소계, 목질계, 해조류계 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것인 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 금속염은 알칼리금속, 알칼리토금속, 전이금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속의 염화물, 황화물, 질화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것인 제조방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 처리용액에는, 금속염이 0.5 내지 2 몰이 혼합되는 것인 제조방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 염기성 수용액은 알칼리금속의 수산화물 또는 알칼리토금속의 수산화물 중에서 선택된 어느 하나의 수용액인 것인 제조방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 염기성 수용액은 농도가 16% 미만인 것인 제조방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 표백용액은 금속염을 더 포함하고, 상기 금속염은, 산 대비 0.5 내지 2 당량으로 포함되는 것인 제조방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 산은 아세트산, 프로피온산, 부티르산 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것인 제조방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 단계 (a)는 160℃ 미만의 온도 조건에서 수행되는 것인 제조방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (a) 이전에, 셀룰로오스계 바이오매스에 방사선을 조사하는 단계를 더 포함하는 것인 제조방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 방사선의 조사량은 10 내지 300 kGy인 것인 제조방법.
12. 제10항에 있어서,
    상기 방사선은 알파선, 베타선, 감마선, 전자선, 이온빔, 자외선, X-선, 플라즈마, 중성자선 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것인 제조방법.
13. 제1항에 있어서,
    상기 표백제는 아염소산나트륨(NaClO₂), 차아염소산나트륨(NaClO), 과산화수소(H₂O₂) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 수용액을 포함하는 것인 제조방법.
14. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b) 이후에, 셀룰로오스를 분리하는 단계를 더 포함하고, 상기 분리는 여과, 원심분리, 침전, 재결정 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 방법으로 수행되는 것인 제조방법.
15. 제1항에 있어서,
    상기 분리는 초음파 처리를 포함하는 것인 제조방법.

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