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바이오연료 생산을 위한 바이오매스의 전처리 방법

전문가 제언: ○ 현재 바이오연료를 생산하기 위한 원료로는 주로 옥수수, 사탕수수, 대두 등이 사용됨에 따라 세계적인 식량부족을 초래하고 있다는 문제에 당면하고 있다. 또한, 바이오연료 생산에 따른 수명주기에 걸친 순 CO2(net carbon dioxide) 배출량이 석유계 디젤 및 가솔린을 연소할 때 발생되는 것보다도 실질적으로 많다는 논란이 되어왔다. 따라서 식용자원으로서 가치가 없는 옥수숫대, 볏짚, 산림 폐자재 등 목질계 자원(lignocellulosic materials)이나 해조류 등을 원료로 이용할 수 있는 간편한 바이오연료의 생산기술 개발이 절실히 요구되고 있다.

○ 목질계 자원을 이용한 바이오연료의 생산은 식용자원과의 경합에는 큰 문제가 없지만 처리공정에 필수적으로 수반되는 리그닌 제거공정이 매우 복잡하기 때문에 제조원가의 상승을 초래하는 요인을 안고 있다. 또한, 목질섬유소를 에탄올로 전환하는 공정에는 원료의 전처리, 가수분해 및 당화반응, 발효 등 다단계 공정을 거쳐야하며, 특히 셀룰로오스를 당류로 분해하는 공정은 아직 해결해야 할 많은 과제가 남아 있다.

○ 이 발명(WO 2010/135679 A1)은 바이오에탄올과 같은 바이오연료 제조용 원료로서 이용되는 바이오매스에 함유된 리그닌의 분해를 촉진하기 위한 수단으로서 가열된 가스상 암모니아(gaseous ammonia)를 이용한 전처리 방법을 제공한다. 가스상 암모니아의 이용은 양호한 분산효과에 의해 바이오매스 중의 리그닌과의 접촉을 촉진함으로써 균일한 반응과 반응체류시간의 단축과 함께 미반응 암모니아의 용이한 회수 및 재사용을 도모할 수 있다.

○향후 바이오연료의 대량생산을 위해서는 무엇보다도 원료의 확보가 우선되어야한다. 우리나라의 경우는 목질계 자원의 확보는 물론 수집체계의 확립에 어려운 과제를 안고 있다. 한편, 해조류는 생장성이 우수하고 가용 재배면적이 넓을 뿐만 아니라 에너지 전환율이 매우 높아 기존의 당질계 원료보다도 경제성이 크다. 현재 해양연구원, 부경대학교 등에 미세조류 은행이 구축되어 있으며, 미세조류생리 및 생화학적 연구가 꾸준히 연구되어 왔다. 이러한 기반을 바탕으로 산학연관의 협력체제에 의한 바이오연료 개발이 필요하다.

저자: Board of Trustees of Michigan State Universty
자료유형: 특허정보