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옥수수 줄기 몇 단계 혐기발효로 생산되는 수소와 메탄의 생산과정 특성

전문가 제언: ○ 우리나라 수소 대량 생산은 아직까지 천연가스, 나프타 및 석탄 열분해와 같은 에너지원에 의한다. 현재 전 세계는 에너지 정책을 수소 쪽으로 초점을 맞추고 있어 수소생산은 앞으로 경제개발에 중요한 역할을 담당할 것으로 보고 있다. 그리고 에너지원으로서 바이오매스는 풍부하면서 친환경적이고 재생할 수 있어 바이오매스 수소가 미래의 연료가 될 것으로 전망된다.

○ 바이오매스 수소에 대한 국내연구는 한국에너지기술연구원에서 미생물 광합성에 의한 수소생산 기술개발을 지속하여 기술적으로 실용화 단계에 와 있으며, 열·화학적인 수소생산은 대학 및 연구소에서 바이오매스 가스화, 촉매열분해 및 초임계수 처리에 의한 수소생산 연구를 하고 있으나 실용화를 위한 파일럿 장치실험은 프로세스에 소요되는 비용이 커서 아직 기초연구에 그치고 있다.

○ 최근 수소와 메탄 생산을 위한 대부분의 연구는 2단 발효프로세스를 택하고 있다. 유기폐기물은 식품폐기물, 가정 고형폐기물, 분쇄 혼합채소 및 종이폐기물, 건축 고형폐기물 및 폐수 슬러지 같은 탄화수소 함량이 높은 유기고형물에 초점을 맞추고 있으며, 어떻든 연구자들은 리그노-셀룰로오스로부터 수소와 에탄올 동시생산 연구를 하고 있다.

○ 바이오매스의 리그노-셀룰로오스 분해와 특히 수소와 메탄 생산에서는 pH 값과 온도의 환경적 조건에 영향을 받는다. 수소와 메탄 동시 생산을 위한 연구에서는 일반적으로 발효온도를 37℃ 중온을 택하고 있으며 열처리된 혐기성 슬러지는 수소생산 용기 내에서 새로운 세균접종을 하게 된다.

○ 이 글에서는 3단 프로세스에서 가용성 당(0.482㎏/㎏ 옥수수줄기)의 최대 양은 가수분해 단계에서 C. thermocellum 주입 후 얻어졌으며, 이는 pH5.0에서 55℃의 고온발효 배양조건에서 이루러졌다. 그리고 가수분해 후의 옥수수줄기 1kg로부터 가수분해 물은 C. paraputrificum에 의해서는 63.7ℓ(2.61㏖)의 수소를 생산할 수 있었고, 혐기성 입자 슬러지로는 114.6ℓ(4.69㏖)의 메탄을 생산할 수 있었다.

저자: Y. Lu et al.
자료유형: 학술정보