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높은 함량의 유리지방산 함유 식물성 기름을 이용한 바이오디젤 제조공정

전문가 제언: ○ 최근 석유자원의 고갈 우려와 함께 급격한 유가의 상승 및 온실가스 배출을 규제하는 교토의정서의 발효 등에 의해 이미 선진국에서는 수송용 바이오연료의 보급이 확대되고 있다. 현재 생산되고 있는 바이오디젤과 바이오에탄올 등의 원료는 주로 대두유, 채종유, 사탕수수, 옥수수 등 식용자원을 이용함으로써 세계적인 식량난을 초래하고 있다는 비난에 직면하고 있다. 따라서 바이오연료의 신규 자원으로서 식용자원으로서 가치가 없는 식물성 기름 및 목질섬유소, 해조류 등을 활용한 기술개발이 요구된다.

○ 동식물성 유지의 주성분인 트리글리세리드를 에스테르로 전환하는 반응은 산 및 염기 촉매가 사용되지만 상용화 공정에는 주로 염기 촉매반응이 주류이다. 지방산 및 로진산을 이용하여 에스테르 연료로 전환하는 경우에는 염기 촉매가 산과 반응하여 비누화 물질을 형성하기 때문에 이 경우는 산 촉매반응이 이용되지만 촉매와 지방 및 기름 중의 불포화 결합 간에 불필요한 부반응이 일어나 최종 에스테르 생성물이 황산이온이나 염소이온과 같은 음이온으로 오염되는 문제가 발생한다.

○ 이 발명(WO 2009047793 A1)은 바이오디젤 원료로 사용되는 식물성 기름의 원액을 에스테르교환반응 전에 전처리로서 극성 유기용매에 의한 액체-액체 추출방법을 이용하여 유리지방산(FFA: Free Fatty Acids)을 탈산처리(deacidification)함으로써 개선된 바이오디젤 제조공정을 제공한다. 액체-액체 추출방법은 특수하게 설계된 장치를 이용한 비파괴 방식으로 식물성 기름 원액으로부터 생물활성 물질, 지방산 및 극성 물질을 선택적으로 제거하고 잔류 기름을 직접적으로 에스테르교환반응 시킴으로써 용이하게 바이오디젤 및 글리세롤 상을 얻는 것이 가능하다.

○ 장래에는 에너지의 상당 부분이 천연 에너지에 의존하게 되겠지만 천연 에너지 중에서도 바이오에너지는 어느 정도의 양적 규모를 기대할 수 있고, 환경부하가 작기 때문에 점점 더 중요하게 될 것으로 전망된다. 바이오매스 자원으로는 식량과 경합되는 식용자원에서 탈피하여 볏짚이나 목재, 폐자재, 해조류 등 목질섬유소로 에너지원을 전환하여 자급체제를 갖추는 것이 미래지향적이라 할 수 있다.

저자: Council of Scientific and Industrial Research
자료유형: 특허정보