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이온성 액체를 이용한 목질섬유소 바이오매스의 전처리 방법

전문가 제언: ○ 지금까지 바이오연료를 생산하기 위한 주요 원료로서 주로 옥수수, 사탕수수, 대두 등 당질계 및 전분질계 농작물이 사용됨에 따라 바이오연료의 생산량이 증가하면서 세계적인 식량부족을 초래하고 있다는 지적에 당면하고 있다. 따라서 식용자원으로서 가치가 없는 옥수숫대, 볏짚, 소나무 목재 등 목질섬유소(lignocellulose) 바이오매스를 원료로 이용할 수 있는 간편한 바이오연료의 생산기술 개발이 절실히 요구된다.

○ 지금까지 목질섬유소 원료를 이용한 에탄올의 제조방법은 주로 목질섬유소를 전처리한 다음 가수분해 및 발효공정을 거치는 방법이 이용되고 있다. 그러나 전처리 공정에서는 필연적으로 목질섬유소 물질로부터 분해생성물이 발생되고, 이러한 분해생성물은 가수분해 및 발효공정에서의 효소작용을 저해하기 때문에 가수분해 효율이 저하된다. 가수분해공정 전에 전처리된 목질섬유소 물질을 물 세척함으로써 효소저해제(분해생성물)의 농도를 낮추는 것이 가능하지만 효소저해제의 대부분은 수용성이 낮기 때문에 세척수 중에 잔류되어 세척수의 재사용이 불가능하므로 많은 양의 물이 소비되는 문제점이 있다.

○ 이 발명은 목질섬유소 물질을 준용매화(sub-solvating) 조건 하에서 무기 용융염 수화물과 같은 무기 이온성 액체로 전처리함으로써 기존의 열분해 공정 등을 이용하여 용이하게 분해할 수 있는 방법을 제공한다. 또한 전처리 과정에서 목질섬유소 물질 중의 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스의 분해를 최소화함으로써 바이오연료의 생산수율을 높이는 효과가 크다.

○ 목질섬유소 원료는 식용자원으로서 활용가치가 없어 원료 사용에는 큰 문제가 없지만, 특히 우리나라의 경우는 재배면적이나 바이오매스 자원이 부족한 실정이므로 바이오연료 생산용 원료의 다변화가 절실히 요구된다. 이에 대해, 특정 해조류는 농작물이나 목질계 바이오매스와는 달리 광합성에 의해 자연적으로 기름을 생성하고 축적하는 기능을 가지고 있다. 따라서 3면이 바다인 우리나라의 여건을 활용한 해조류의 양식 및 이를 이용한 바이오연료 제조기술의 확립이 매우 효과적인 대안이라 할 수 있다.

저자: Oconnor, Paul
자료유형: 특허정보