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목재의 촉매 열분해 가스화

전문가 제언: ○ 목재는 고분자의 셀룰로오스, 헤미 셀룰로오스, 리그닌이 주성분이며 저분자로 추출되는데, 헤미 셀룰로오스는 먼저 180℃에서, 셀룰로오스는 240℃에서, 그리고 리그닌이 280℃에서 열분해가 개시된다.

○ 이러한 리그노셀룰로오스계 바이오매스를 유용한 원료로 전환하려면 열분해가 효과적인데, 기존 열분해 방식은 간단하고 효과적이긴 하나 수율과 품질이 낮다는 문제가 있다.

○ 촉매열분해 방식은 촉매를 사용해서 수율을 개선시키고 반응온도를 낮추어 줌으로서 물성과 품위를 개선시킬 수 있다. 촉매로서는 HZSM-5 제올라이트 등이 많이 사용되며, 다만 촉매 사용에서는 피독과 기공이 막히는 문제가 있다.

○ 이 글에서는 삼나무와 나왕 같은 목재의 가스화 과정에서 촉매가 주는 영향을 검토하고 리그닌을 제외한 셀룰로오스에 촉매의 효과가 있음을 보인다.

○ 셀룰로오스계 바이오매스의 이용방법은 크게 미생물 효소에 의한 당화공정과 열분해/가스화 등 열전환공정이 있는데, 후자는 상용화되고 있어 BTL 공정 등에 이용되고 있다.

○ 리그노셀룰로오스는 향후 화학물질의 원료로서 바이오 정제라는 거대 산업구조로 이행할 가능성을 두고 선진국에서는 제 3세대 기술개발에 박차를 가하고 있으며, 특히 가장 전환율이 낮은 리그닌에 대해서 아세톤 등의 전환방법 개발에 나서고 있다. 우리나라에서도 차세대 핵심기술로서 바이오 정제에 대해 보다 관심을 기울이고 선택과 집중 전략으로 육성할 필요가 있다고 본다.

저자: Kiyomi OHARA, Maya KONDO, Takafumi KATO
자료유형: 학술정보