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효소 가수분해에 의한 목질섬유소 함유 농산 폐자원의 발효생성물 전환

전문가 제언: ○ 현재 바이오연료는 미국의 옥수수 바이오에탄올, 브라질의 사탕수수 바이오에탄올, 유럽의 대두유 바이오디젤이 주류이다. 이와 같이 옥수수와 콩 등의 곡물과 고구마, 사탕수수 등의 작물을 바이오연료의 원료로 사용함으로써 바이오연료 생산량이 늘어남에 따라 세계의 식량난이 국제적 문제로 되었다. 따라서 식용자원으로서 가치가 없는 옥수숫대, 볏짚, 소나무 목재 등 목질계 물질(lignocellulosic materials)을 이용할 수 있는 간편한 바이오연료의 생산기술 개발이 절실히 요구된다.

○ 한편 볏짚, 목재 등의 목질섬유소(lignocellulose) 원료는 식용자원으로서 활용가치가 없어 식용자원과의 경합에는 큰 문제가 없지만 공정에 필수적으로 수반되는 리그닌 제거공정에 따른 화석연료의 사용으로 이산화탄소 절감효과가 없다는 지적이 있다. 또한, 목질섬유소를 에탄올로 전환하는 공정에는 원료의 전처리, 가수분해 및 당화반응, 발효, 회수 및 폐기물처리 등 다단계 공정을 거쳐야하며, 특히 셀룰로오스를 당류로 분해하는 공정은 아직 해결해야 할 많은 문제점이 남아 있다.

○ 이 발명(WO 2010/039831 A2)은 바이오연료 등 유효한 화학약품의 제조 원료로서 식용자원과 경합되는 곡물자원을 탈피하여 식용자원으로서 가치가 없는 농산 폐자원 바이오매스를 활용할 수 있는 방법을 제공한다. 이 발명은 바이오매스 슬러리와 용해성 리그닌을 흡수할 수 있는 옥수수 속대 및 옥수수줄기 속의 분말을 혼합하여 효소의 가수분해를 저해하는 리그닌을 봉쇄함으로써 효소의 이용효율의 극대화를 도모하여 제조비용의 절감효과가 크다.

○ 현재 국내 업체들은 주로 대두유 및 채종유를 이용하여 바이오디젤을 생산하고 있지만 원료를 전량 수입에 의존하거나 해외 현지생산을 주로 하고 있다. 향후 바이오연료의 대량생산을 위해서는 기술적인 과제의 해결과 함께 원료의 확보가 우선되어야한다. 목질계 자원의 경우는 자원 확보의 어려움과 리그닌 제거 등의 기술적 과제가 남아 있는 반면에 해조류는 생장성이 우수하고, 에너지 전환율이 매우 높아 기존의 당질계 원료보다도 경제성이 크다는 것은 유의할 점이다.

저자: Novozymes North America, INC.
자료유형: 특허정보