부틸 고무 생산을 위한 모노머인 이소부틸렌은 전통적으로 천연가스의 열분해를 통해 얻어진다. 그러나 이 경로는 화학적 또는 생물학적 방식으로 재생자원을 고도화(valuarization)하여 화석자원에 대한 의존도를 줄이는 경로들로 대체되어야 한다. 생물기반 부틸 고무에 관한 광범위한 연구에도 불구하고, 바이오이소부틸렌으로부터 경제적으로 타당한 대규모 생산은 아직 충분히 탐구되지 않았다. 본 연구는 미생물을 이용해 이소부탄올을 생산하고, 이를 이소부틸렌 및 부틸 고무로 전환하는 공정을 개발한다. 대사적으로 공학화된 대장균(Escherichia coli)이 포도당을 발효하여 이소부탄올을 생성하였고, 세포독성 관련 문제를 방지하기 위해 회수 타워에서 물을 이용한 흡착성 증기 포획(absorptive vapor capture) 방식으로 배양 배지로부터 이를 제거하였다. 이후 회수한 물질을 배치 증류(batch distillation)로 농축하고, γ-Al2O3/HCl 상에서 선택적으로 탈수(dehydrated)하여 이소부틸렌을 얻었다. 이소부틸렌과 이소프렌의 저온 양이온성 공중합(low-temperature cationic copolymerization)을 통해 상업적 용도에 적합한 특성을 갖는 부틸 고무를 제조하였다. 계산 모델링을 통해 흡수 타워의 효율이 검증되었으며, 최적의 이소부틸렌 회수를 위해서는 다단 증류 타워가 필요함이 강조되었다. 본 연구는 지속가능한 화학 생산을 위한 틀을 제시하며, 친환경적이고 상업적으로 실행 가능한 기술 개발에 기여한다.

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