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바이오에탄올 농축을 위한 고분자막의 설계

전문가 제언: ○ 화석자원의 고갈과 지구온난화 등으로 지금 세계는 온실효과 가스인 이산화탄소의 배출을 최소로 줄이기 위해 지속가능하고 깨끗한 자원으로서 바이오매스를 주목하고 있다. 그 중 원유로부터 얻는 최대의 에너지원인 휘발유나 경유, 등유를 대신한 에너지원으로 바이오매스를 발효시켜 얻어지는 바이오에탄올은 생산량이 방대하고 공해물질의 생성을 감소시킬 깨끗한 에너지원으로서 가장 큰 관심을 받고 있으며 앞으로 크게 그 사용량이 증가할 것으로 전망된다.

○ 바이오매스의 발효로 얻어지는 수용액에 포함된 에탄올의 함량은 10중량% 정도로서 산업의 에너지원으로 사용하기 위해서는 에탄올의 농축이 필요하다. 일반적으로 수용액 중의 에탄올의 농축은 많은 에너지를 필요로 하는 증류공정에 의존하고 있으나 증류에 의한 에탄올의 농축은 공비증류 혼합물인 96.5중량%까지 가능하다. 그 이상으로 에탄올 농도를 높이기 위해서는 공비증류 혼합물에 벤젠과 같은 물질을 첨가하고 증류하거나 흡수제를 사용하여 무수 에탄올을 얻는다.

○ 최근에는 고분자 막을 이용하여 공비증류혼합물이나 끓는점이 비슷한 물질을 분리하는 매우 유용한 방법이 등장하였는데 이 방법에서는 에너지를 크게 사용하지 않아도 되는 이점이 있다.

○ 그러나 에탄올/물을 선택적으로 투과시키는 막의 개발은 에탄올분자가 물분자보다 크기 때문에 쉽지 않으며 투과-증발법은 치밀한 막의 용해-확산에 의한 투과와 분리 과정을 거쳐 진행되므로 이러한 목적에 적합한 고분자 막을 얻기 위한 노력이 계속되어 왔으나 이 기술로는 한계에 도달한 상태이다.

○ 본고에서는 투과-증발 대신에 증발-투과과정을 거치는 새로운 막 분리장치와 유기실리콘 고분자막을 사용하여 에탄올/물에 선택적인 투과를 허용하는 고분자막의 개발에 대한 최근의 연구결과를 소개하고 있어서 매우 현실적인 가치가 높은 자료를 제공하고 있다.

저자: Tadashi URAGAMI
자료유형: 학술정보