해수면 상승과 기후 변화가 전 세계 지역사회에 영향을 미치면서, 산업 국가들은 환경에 미치는 영향을 줄이기 위해 생산량을 관리하고 공정을 개선할 방법을 모색하고 있습니다. 1990년대부터 주목받기 시작한 접근 방식 중 하나가 바로 녹색 화학이며, 이는 "화학 제품 및 공정의 설계와 적용을 통해 유해 물질의 사용과 생성을 줄이거나 제거하는 것"에 중점을 둔 과학 분야입니다.
1998년, 폴 아나스타스와 존 워너는 녹색 화학의 기반이 되는 12가지 원칙을 담은 저서를 공동 집필하여 화학 생산이 환경과 인체에 미치는 영향을 줄이는 다양한 방법을 제시했습니다. 그러나 일부 산업계에서는 녹색 화학 관행의 도입을 수익성을 저해하는 불필요한 타협으로 여기기도 합니다.
녹색 화학으로 제약 산업에 일으키는 변화
ACS 녹색 화학 연구소(ACS Green Chemistry Institute)에 따르면, "녹색 화학 및 공학 분야의 연구 발전에도 불구하고, 주류 화학 기업들은 아직 이 기술을 완전히 수용하지 못했습니다. 오늘날 유기 화학 물질의 98% 이상이 여전히 석유에서 추출됩니다." 녹색 화학 운동이 정책, 비즈니스 관행, 소비자 인식에 계속 영향을 미침에 따라, 기업들은 수익성을 유지하면서도 '친환경'으로 전환할 새로운 방법을 찾아야 합니다. 이는 제약 산업에서 특히 중요한 과제입니다.
ACS 녹색 화학 연구소는 ACS GCI 제약 라운드테이블을 구성하여 "제약 산업 내 녹색 화학 및 녹색 공학의 통합을 촉진하고 혁신을 장려"하고 있습니다. 라운드테이블의 회원사로는 아스트라제네카, 바이어, 릴리, 글락소스미스클라인, 머크, 노바티스, 화이자, 다케다 등이 포함되어 있습니다.
검증된 제조 및 연구 방식을 바꾸는 데 보수적이었던 제약 업계에서 이처럼 많은 유명 제약사들이 참여하는 것은 고무적인 일입니다. 녹색 화학 원칙의 도입이 규제 문제, 지식 재산권 요구, 신속한 실패(fail fast) 요구 등으로 이미 어려움을 겪고 있는 업계에 또 다른 장벽으로 보일 수도 있지만, 제약사들은 이제 녹색 화학이 제공하는 효율성과 비용 절감 효과를 깨닫기 시작했습니다.
제약 R&D에 녹색 화학의 원자 경제성 원칙(즉, 공정에 사용된 모든 원료가 최종 제품에 최대한 포함되도록 합성 방법을 설계해야 함)을 적용하면 부산물 발생이 줄어들어 보관 및 폐기 비용이 최소화됩니다. 용매 또한 비용에 큰 영향을 미칩니다. 용매는 일반적으로 표준 배치 화학 공정 질량의 50~80%를 차지하며, 에너지 소비의 대부분을 유발하고 공정 안전성 측면에서 가장 큰 우려를 낳기 때문입니다.
예를 들어, 머크는 코로나19 치료제인 몰누피라비르를 생산하는 더 친환경적인 방법을 개발했습니다. 이를 통해 용매 폐기물을 줄이고 수율을 1.6배 높였으며, 5단계 공정을 3단계로 단축했습니다. 2022년, 미국 환경보호청은 이 성과를 인정하여 친환경 반응 조건상(Greener Reaction Conditions Award)을 수여했습니다.
암젠은 특정 비소세포폐암 치료제인 루마크라스(LUMAKRAS™)를 위한 더 친환경적인 합성법을 개발했습니다. 이 공정은 다량의 용매 폐기물을 발생시키던 정제 단계를 제거하여 연간 317만 파운드의 비용을 절감하고 수율을 향상시켰습니다. 2022년, 미국 환경보호청은 이 성과를 인정하여 친환경 반응 조건상(Greener Reactions Condition Award)을 수여했습니다.
녹색 화학의 흐름을 앞서 나가기
모든 제약사의 핵심은 인류의 삶을 개선할 혁신적인 의약품을 제공하겠다는 약속입니다. 이 목표를 지속 가능하고 환경 친화적인 방식으로 달성하기 위해 제약사들은 최신 연구 결과에 접근해야 하며, 기존의 합성 공정을 넘어선 혁신을 이루어야 합니다.
1990년대 후반, 아나스타스와 워너의 획기적인 저서 출간과 맞물려 제약 물질의 설계 및 합성에 있어 녹색 화학의 범위와 관련된 연구가 급격히 증가했습니다. 오늘날 과학 문헌에는 이 분야와 관련된 210만 건 이상의 저널 논문이 포함되어 있습니다.
많은 신흥 분야와 마찬가지로, 과학 문헌에서 일관되지 않은 용어를 사용하는 것은 최신 연구 결과를 활용하려는 이들에게 도전 과제가 됩니다. 제약사들은 연구자들이 지속 가능성을 위해 합성을 최적화할 때 더 친환경적인 화학 반응, 시약, 용매, 촉매를 쉽게 찾을 수 있도록 지원하는 정보 솔루션이 필요합니다.
CAS의 과학자들은 세계 최대 규모의 화학 정보 컬렉션을 큐레이션하며 녹색 화학 관련 정보를 색인화하고 있습니다. 이러한 지능형 색인화를 통해 제약 연구자들은 독보적인 CAS Content Collection™에 포함된 4만 5천 건 이상의 '친환경' 화학 반응을 비롯하여 필요한 녹색 화학 정보를 신속하게 찾아낼 수 있습니다.
CAS는 포장재 개발을 비롯하여 제조의 여러 측면에 영향을 미칠 수 있는 최신 녹색 화학 트렌드에 대한 종합적인 시각을 제공합니다. CAS 인사이트 보고서 “바이오 기반 폴리머: 기존 플라스틱의 친환경 대안”에서 자세한 내용을 확인해 보십시오.
