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자료 영어 원본과 발췌, 정리된 내용도 첨부하여 드립니다.

3.2. 파일럿 규모 프로세스 (Pilot Scale
Process)

3.2.1. 전기화학 응용 (Electrochemical Application)

C-Tech Innovation(알루미늄 도금), IoLiTec(알루미늄 도금), BASF(알루미늄 도금에 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드 사용), 및 Xtalic(나노구조 알루미늄 합금 도금  XTALIUM ^® ) [ 54 , 125 , 126 , 127 , 128 , 129 ].이 여전히 [종래의 방법보다 낮다하더라도 IL의 점도는, 따라서, 프로세스가
종종 (100 ° C까지)
증가 된 온도에서 수행되어 이온의 이동을 방해하고있다 127]. 

Pionics Co. Ltd.는 리튬 배터리용 IL을 개발했으며 2010년 이 기술을 위한 양산 공장을 건설 중이었습니다[ 130 ].

H.Glass와 IoLiTec은 DSSC, 슈퍼커패시터(ZapGo), 전기 변색 창(IoLiTec) 및 Zn-Br 배터리(IoLiTec)용 산화환원 흐름 전해질의 용매/첨가제에서 파일럿 IL을 가지고 있습니다[ 54 , 131 ].

Degussa는 또한 IL 전해질이 리튬 이온 배터리와 통합되어 궁극적으로
성능 향상을 제공할 수 있음을 관찰했지만, 이것이 상용화된 이후 발표된 문헌은 없습니다[ 34 ].

3.2.2. 탈메틸화 (Demethylation)

Eli Lilly and
Company는
2004년에 4-메톡시페닐부티르산을 탈메틸화하여 중요한 제약 중간체를 생성하는 이온성 액체(IL) 보조 공정에 대해 자세히 설명했습니다[ 132 ].

양성자성 피리디늄 염산염 IL은 대체 방법(아세트산에서 HBr 환류)의
가혹한 조건으로 인해 사용되었으며, 반응이 190리터 파일럿
플랜트에서 작동하도록 쉽게 확장됨이 발견되었습니다.

3.2.3. 이량체화 (Dimerisation)

IFP(Institut
Francais du Petrole, 프랑스 석유연구소)는 경질 알켄의 이량체화를 위한 균질한 IL 기반 촉매를 개발했습니다.

Dimersol 공정은 탄화수소에 용해되어 알켄 공급물과 함께 캐스케이드 반응기(cascade reactor) 시스템에
주입되는 가용성 니켈 염 및 알루미늄 기반 조촉매를 사용하여 1977년 처음 상업화되었습니다[ 133 , 134 ].

그러나, 촉매는 반응 혼합물로부터 쉽게 분리되지 않고 수성 세척을
통한 제거가 필요하여 수율이 낮아지고 비용이 증가하였다.

이것은 나중에 1998년에 니켈 기반 촉매를 약산성 이미다졸륨
클로로알루미네이트 IL에 용해시키는 2상 Difasol 공정으로 개선되었습니다[ 21 , 135].

이것은 단량체 반응물에 비해 극성 IL 상에서 이량체화된 생성물의
더 낮은 용해도로 인해 분리를 향상시켰고, 따라서 선택성, 수율
및 촉매 재 활용성을 증가시켰다.

이 기술은 기존 Dimersol 공장에 개조되거나 자체적으로
운영될 수 있지만, 잠재적으로 장비의 자본 비용으로 인해 지금까지는 파일럿 플랜트 규모에서만 운영되었습니다.

Dimersol 공정은 연간 450만 톤 이상을 공금, 처리하는 35개의 공장을 건설할 수 있는 허가를 받았으며(IFP 자회사인 Axens로부터) 이 기술의 잠재력을 보여줍니다[ 133 ].

3.2.4. 염소화 (Chlorination)

탄화수소의 염소화는 일반적으로 포스겐을 사용하여 수행되지만 이는 안전에 중요한 영향을 미치는 위험한 시약이며
디올 전환율이 이상적이지 않습니다.

BASF가 1990년부터 저융점
Vilsmeier 염 형태로 IL을 사용하여 파일럿 규모에서 디올의 염소화를 위해 HCl(더 강한 친핵체)을 활성화했다는 사실은 널리 알려져 있지 않습니다[ 66 , 134 , 136 ].

생성된 염소화 생성물은 염과 섞이지 않아 간단한 분리 및 촉매 재활용이 가능했습니다.

3.2.5. 하이드로실릴화 (Hydrosilylation)

하이드로실릴화는 유화제, 분산제 또는 소포제와 같은 다양한 용도로
폴리에테르실록산을 합성하는 데 널리 사용되는 반응입니다.

이러한 물질은 알코올과 Si-Cl 작용기의 축합 반응에서 생성될
수 있지만, 이는 HCl의 생성을 초래하므로 결과적으로 Si-H 종과 알켄의 금속 촉매 반응이 바람직합니다[ 137 ].

그것은 단지 몇 ppm의 균일한 Pt 촉매에 의해 촉매되기 때문에 금속 회수는 거의 수행되지 않습니다.

그러나 이것은 최종 제품의 순도를 낮추고 제거가 필요한 경우 비용을 크게 증가시킬 것입니다 [ 137 , 138].

현재 Evonik Industries의 일부인 Degussa는 촉매가 IL에
용해된 2상 반응 혼합물을 사용하여 순도를 향상시키기 위해 사용한 촉매를 회수하는 데 중점을 두었습니다.

3.2.6. 하이드로포르밀화 (Hydroformylation)

Evonik Industries는 2015년에 하이드로포밀화 반응에 균일한 IL 촉매를 사용했습니다[ 140 ].

3.2.7. 불소화 (Fluorination)

주로 냉매로 사용되는 염화불화탄소(CFC)는 지구 온난화에 기여하는
것으로 알려져 있으며 몬트리올 의정서[ 144 ] 에 따라 단계적으로 제거되었습니다 .

CFC는 낮은 오존층 파괴
가능성으로 인해 하이드로플루오로카본(HFC)으로 대체되었으며 염화탄화수소와 HF의 반응으로 합성됩니다.

그러나 일반적으로 사용되는 5염화안티몬 촉매는 비활성화되어 금속을
재산화하기 위해 과량의 염소 가스가 필요했습니다[ 145 ].

2001년 Arkema는 플루오르화
반응을 촉매하기 위해 클로로- 또는 플루오로-안티몬 기반
음이온과 함께 IL을 사용하는 방법을 가르치는 특허를 출원했습니다[ 146].

이온성 액체(IL)은 촉매 비활성화를 우회하는 데 사용할 수
있으며 Arkema는
플루오르화 반응이 마이크로파일럿 규모에서 99.5%보다 높은 선택도로
1000시간 넘게 진행될 수 있음을 보여주었습니다[ 145 ].

3.2.8. 수성 가스 이동 (Water-Gas Shift)

Clariant는 CO 및
H2O로부터 CO2및 H2를 생성하는 공정인 WGSR(water-gas shift reaction)에서도 SILP를
연구했습니다.

Clariant는 바이패스 튜브를 사용하여 산업용 WGSR 플랜트에서 Ru-SILP 촉매를 테스트하여 다음을 수행했습니다.

고정층 반응기 역할을 하는 촉매 1.5kg을 담습니다[ 147 ].

파일럿 규모 반응은 ~20% CO를 포함하는 공급물의 완전한
전환을 보여주었지만, 반응의 큰 발열은 촉매의 열분해 및 비활성화를 초래했습니다.

3.2.9. 추출 (Extraction)

희토류 원소는 종종 지각에서 함께 발견되며 유사한 화학 구조로 인해 서로 분리하기가 매우 어렵습니다.

그들은 수많은 촉매, 전기, 자기
및 광학 응용 분야에 필요합니다.

산업적 분리 방법은 유기인 유도체를 사용한 재활용성과 확장성으로 인해 용매 추출에 중점을 두지만, 이는 막대한 양의 산성 폐기물을 생성하고 많은 단계를 필요로 합니다
[ 148].

이러한 재료에 대한 수요 증가로 인해 공급 문제가 발생하여 연구자들은 이러한 요소를 회수하기 위해 사용한
장치를 재활용하는 경로(도시 채광)로 나아가고 있습니다.

전기 자동차의 성장은 이 문제를 더욱 잘 보여줍니다.

각 차량의 영구 자석 모터에는 1-2kg의 희토류 금속이 필요한
것으로 추정됩니다.

최근 Queens University Belfast와 Seren Technologies는 영구 자석에서 발견되는 희토류
금속(즉, neodymium and dysprosium)을
산성 수용액에서 추출하고 분리하기 위해 작업별 IL을 사용하여 여러 특허를 출원했습니다[ 149 , 150 , 151]. 

그들은 금속이 침전 또는 전착을 통해 이온성 액체(IL) 상에서
선택적으로 제거될 수 있음을 보여줍니다.

이 지식을 사용하여 Seren Technologies는 2018년 영국에서
상업화 전 자석 재활용 공장을 열었으며, 

수 톤의 자석 선적을 받을 수 있는 고도로 선택적인 프로세스를 제공하고 상업화를 적극적으로 모색하고 있습니다[ 152 ].

3.2.10. 분리 (Separation)

이온성 액체(IL)의 흡습성은 물을 동반함으로써 공비 상호작용의
파괴를 촉진하여 다른 성분의 증류를 허용합니다[ 153 , 154 , 155 ].

BASF는 1-에틸-3-메틸이미다졸륨
토실레이트를 사용하여 3개월 동안 파일럿 플랜트에서 이러한 공정을 실행했으며, 여기서 IL의 낮은 휘발성과 높은 열 안정성은 시스템의 재활용 가능성에
가장 중요한 것으로 판명되었습니다[ 156 ].

Eastman Chemical Company는 수성 스트림에서 카르복실산을 추출하기 위해 4차 포스포늄
양이온 및 포스피네이트 또는 카르복실레이트 음이온이 있는 IL을 사용하여 추출 과정에서 IL을 조사했습니다[ 157 , 158 , 159 ].

IoLiTec은 CO ₂ 에서 IL을 고려했습니다.문헌
[ 54 ] 에서 상당한 관심을 받고 있는 캡처 프로세스 입니다.

3.2.11. 용해 (Dissolution)

이온성 액체(IL)의 조정 가능한 용매 특성으로 인해 물 또는
기타 일반적인 실험실 용매에 불용성인 물질의 선택적 용해와 관련된 응용 분야에 매우 적합합니다.

IL은 휘발성 화학물질에
비해 환경에 미치는 영향이 적고 안정성이 높아 공정에 이점을 더할 수 있습니다.

예를 들어, 식물의 벽에서 발견되는 셀룰로오스 세포는 N-methylmorpholine-N-oxide (NMMO)를 사용하여 비-유도적(non-derivative) 라이오셀 공정(Lyocell process)에
의해 용해되고 섬유로 변형/가공 될 수 있습니다.

하지만, NMMO는 여전히 낮은 열 안정성으로 만족하지 못합니다.[160].

이에 비해 비스코스 공정은 독성 용매인 이황화탄소를 사용합니다

2002년 Rogers는 Cl?,  Br?, [BF4]?, [PF6]? 또는 [SCN]? 음이온과 함께 이미다졸륨 기반 이온성
액체(IL)을 사용하여 셀룰로오스의 용해를 조사했으며, 마이크로웨이브
가열에 의한 셀룰로오스 25중량%,  [C4mim]Cl이 최대 용해될 수 있음을
발견했습니다.

그들은 강한 수소 결합 수용체인 음이온이
작용성 수산화물 그룹과의 수소 결합에 의해 셀룰로오스를 가용화할 수 있기 때문에 더 효과적이라고 제안했습니다.

IL-셀룰로오스 용액을 물로 압출하면 셀룰로오스가 침전되어 섬유, 폴리머, 멤브레인 및 제지 산업에서 중요한 응용 분야와 함께 얇은 섬유/막대를
제조할 수 있습니다.

이 기술은 [C2mim][AcO]를 사용하여 셀룰로오스 용해/재형성에 대한 추가 조사를 수행한 BASF가 2005년에 특허를 받았고 나중에 독점적으로
라이선스를 받았습니다 .

IL을 사용하는 대체 Lyocell 유형 공정 은 목재 펄프, 직물 및 신문의 용해를 위해 핀란드의 Aalto University에서
개발한 폐쇄 루프 Ioncell ^® 공정입니다[ 165 ].

이온셀 ^®공정은 상용 비스코스 및 NMMO 기반 라이오셀 섬유보다
더 높은 강도와 ??실행 가능한 용매 회수 단계의 추가 이점을 갖는 고도로 지향된 셀룰로오스 섬유를 생산하기 위해 용액을
건식 습식 방사하기 전에 펄프를 가용화하는 데 사용할 수 있습니다.

Aalto는 올해 문을 열 예정인 하루 10kg의 섬유를 생산할
수 있는 파일럿 공장을 건설 중이며 상업 규모의 생산에 도달하기 전에 5년의 개발 단계를 예상하고 있습니다[ 55 ].

2018년에 설립된 Metsa Group의
기업 벤처 계열사인 Metsa
Spring은 IL 기반 목재 펄프 용해 공정을 활용하는 새로운 섬유 섬유
생산 개념을 개발하고 있습니다[ 167 , 168 ].

Metsa Spring은 현재 시간당 40kg의 섬유를 생산할 수 있는 4천만 유로의 예산으로 새로운 테스트 공장을 건설 중입니다[ 167 ].

헤미셀룰로오스와 유기 고분자 리그닌에서 셀룰로오스를 분리하기 위한 리그노셀룰로오스 바이오매스의 전처리는
Imperial College
London에서 개발된 ionoSolv 공정에서 PIL을 사용하여 조사되었습니다[ 169 , 170 , 171 ].

이온성 액체(IL) 용매의 높은 비용은 지금까지 이 기술의 산업적
규모의 광범위한 적용을 방해했지만, triethylammonium
hydrogensulfate([N2220][HSO4]) 와 같은 저렴한 PIL의
사용은 예상되는 USD 1.24/kg으로 용매의
벌크 가격 [ 172]. 공정의 내수성은 일반적으로 요구되는 무수 조건을 피하는 또 다른 주요 이점입니다.

ionoSolv 공정에서 셀룰로오스는 가열된 IL 수용액에 리그닌과 헤미셀룰로오스를 용해시켜 바이오매스에서
선택적으로 추출됩니다[ 171 ].

고도로 탈리그닌화된 셀룰로오스는 바이오
연료 생산을 위해 회수되고 효소에 의해 포도당으로 가수분해될 수 있습니다.

리그닌은 물을 더 첨가하여 IL 용액에서 침전되는 반면, 헤미셀룰로오스는 미리 추출되어 푸르푸랄로
분리되거나 별도의 당류로 발효될 수 있습니다[ 169].

이 공정을 사용한 리그닌의 사전 분리는 포도당 생산 중 전처리의 자본 비용을 30%까지 절감합니다.

Imperial College
London의 스핀아웃 회사인 Lixea(이전의 Chrysalix Technologies)는 BioFlex 공정에서 ionoSolv 분류 기술을 상용화하고 있습니다[ 173 , 174 ].

셀룰로오스는 지구상에서 가장 풍부한 폴리머 중 하나이지만, 갑각류의
단단한 껍질에서 발견되는 키틴은 해양 환경에서 가장 풍부한 폴리머입니다[ 177 ].

.

방대한 수소 결합 네트워크로 인해 키틴은 물과 대부분의 유기 용매에 완전히 용해되지 않습니다. 그러나 Rogers et al. 염기성 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 아세테이트([C2mim][AcO])가 키틴을 선택적으로 용해할 수 있고 마이크로파 가열로 용해 효율이 향상 된다는 것을 발견했습니다 [ 178 ].

Rogers는 고품질 키틴 및 키틴 기반 제품 생산에 관심이 있는 회사인 Mid Atlantic, LLC를
공동 설립했으며 2016년에 IL 기술을 허가했습니다[ 181 ].

Mari Signum은 현재 상업 처리 공장을 건설 중이며 공장 용량은 결국 연간 90톤의
키틴을 생산할 수 있을 것으로 추정됩니다[ 182 ].

3.2.12. 작동유체 (Operating Fluids)

Evonik은 일반적으로 사용되는 수성 LiBr [ 183 , 184 ]을 대체하기 위해 흡수 냉각기에 적용하기 위한 IL을 조사했습니다 .

이온성 액체(IL)은 LiBr 시스템과 유사한 성능 계수를 유지하면서 더 넓은
액상 범위와 고온에서 향상된 부식 방지 기능으로 인해 이점을 제공했습니다.

이러한 시스템의 운영 매개변수의 유연성은
비용에 유리한 영향을 미치며 Evonik은 현장 시험이 완료된 후
2012년에 이 기술을 출시할 계획이었습니다.

Evonik은 또한 Chubu Electric Power Co., Inc. 및
Dyna-Air Co., Ltd.와 함께 액체 기반 습도 조절 공조에서 습도 조절제로 사용하기 위한 IL을
개발했습니다. [ 185].

비부식성 IL을 사용하면 LiCl 솔루션에 필요한 내식성 티타늄에 비해 더
저렴한 금속(철/강/알루미늄)을 사용할 수 있으므로 장치의 제조 비용을 20% 이상 줄일 수 있습니다.

또한 필요한 IL이 적어 순환 펌프의 소비 전력이 80% 감소합니다.

Dyna-Air는 2019년 제품 상용화를 목표로 했지만 현재로서는 추가
정보가 없습니다.