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835년 연구실부터 오늘날까지: 디메틸에테르가 우리의 에너지 미래를 어떻게 변화시키고 있는
화학식 CH3OCH3를 갖는 디메틸 에테르는 유용한 유기 화합물의 전구체일 뿐만 아니라 무색 가스이며 에어로졸은 현재 다양한 연료 응용 분야에 사용 가능. 디메틸 에테르는 1835년 프랑스 화학자 장바티스트 뒤마와 외젠 페리고에 의해 처음 합성되었으며, 화학 연구의 주요 이정표가 되었습니다.
디메틸 에테르는 가장 간단한 에테르이며, 기존 연료를 대체할 수 있는 큰 잠재력을 보여줍니다.
DME의 생산 방법은 시간이 지남에 따라 발전해 왔습니다. 1985년에 서유럽에서는 약 5만 톤의 DME가 생산되었는데, 대부분은 메탄올의 탈수 반응을 통해 생산되었습니다. 이 과정의 반응 방정식은 다음과 같습니다. 2 CH3OH → (CH3)2O + H2O
에너지 수요가 계속 증가함에 따라, 디메틸에테르를 더욱 효율적으로 생산하는 방법이 연구 초점이 되었습니다. 최근 연구에서는 메탄올 분리 및 정제 과정 없이 동일한 공정 장치에서 메탄올을 동시에 합성하고 탈수할 수 있는 이중 촉매 시스템이 제안되었습니다.
바이오매스 생산
2세대 합성 바이오연료인 디메틸 에테르(DME)는 목질셀룰로오스 바이오매스로부터 생산될 수 있습니다. EU는 2030년에 BioDME를 잠재적인 바이오연료 포트폴리오에 포함시키는 것을 고려하고 있습니다. 이 기술은 동물, 식품, 농업 폐기물로부터 바이오가스나 메탄을 생산하는 데도 적용될 수 있습니다. 스웨덴의 Chemrec은 BioDME 파일럿 플랜트에서 흑액 가스화 기술을 사용하여 디메틸에테르를 생산하는데, 이는 미래에 디메틸에테르가 다양한 용도로 활용될 수 있음을 보여줍니다.
바이오매스에서 생산된 디메틸 에테르는 미래의 지속 가능한 에너지에 대한 중요한 방향을 제시합니다.
다중 응용 프로그램
디메틸에테르의 가장 큰 용도는 메틸화제 생산을 위한 원료로 사용되는 것입니다. 디메틸황산염을 생산하는 과정에서 디메틸에테르는 삼산화황과 반응해야 합니다. 기술의 발달로 디메틸에테르는 아세트산으로 더욱 전환될 수 있어 더욱 다양한 화학 합성 옵션을 제공하게 되었습니다.
실험실에서 디메틸에테르는 저온 용매 및 추출제로 사용되지만 끓는점이 낮기 때문에(-23 °C) 사용에는 제한이 있지만 반응 혼합물에서 제거하기가 쉽습니다. 또한 특정 고온 "Map-Pro" 화염 분무기용 가스 혼합물의 구성 요소로, 기존의 메틸아세틸렌과 프로핀 혼합물을 대체합니다.
디메틸에테르는 에어로졸 제품의 추진제로서 헤어 스프레이, 살충제 및 특정 스프레이 접착제 제품에 널리 사용됩니다.
연료 및 냉각수
깨끗한 연료에 대한 수요가 증가함에 따라 디메틸 에테르는 가정과 산업용으로 프로판을 대체할 수 있는 잠재적인 연료로 고려되고 있습니다. 디젤 엔진과 가스터빈의 연료로 적합하며 세탄가가 55이어서 현대 엔진에 사용하기에 적합합니다. 디메틸에테르는 간단한 탄소 사슬 구조를 가지고 있어 연소 시 미세먼지 배출이 극히 적습니다.
유럽의 쉘 에코 마라톤에서 100% DME를 사용한 차량이 589km/l의 우수한 성능을 발휘하며 새로운 기록 보유자가 되었습니다.
디메틸 에테르는 냉각제로도 알려져 있으며, 최초의 냉각제라는 점이 중요하며, 그 응용 역사는 1876년 프랑스 엔지니어 샤를 텔리에가 설계한 냉장 장치가 성공적으로 사용되었을 때까지 거슬러 올라갈 수 있습니다. 극저온 제공 상선의 보존 능력.
보안 및 미래 전망
디메틸에테르는 비교적 독성이 없지만, 인화성이 높기 때문에 사용 시 특별한 주의가 필요합니다. 1948년, 디메틸에테르가 누출되어 발생한 독일의 한 화학공장 폭발사고로 200명이 사망하면서 이 화학물질을 다루는 것의 위험성이 부각되었습니다.
미래의 대체 에너지원으로서 DME의 개발은 환경적 지속가능성과 밀접한 관련이 있을 뿐만 아니라, 우리의 에너지 전략에도 영향을 미칠 것입니다.
재생 에너지에 대한 세계적 수요가 계속 증가함에 따라, 디메틸 에테르가 에너지 미래의 중요한 구성 요소가 될 수 있을까요?
