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바이오부탄올의 막분리 정제기술

전문가 제언: ○ 바이오부탄올은 가솔린과 비슷한 옥탄가 및 소수성으로 인해 기존 화석연료와의 혼합비율을 높일 수 있으며 기존의 가솔린 유통 인프라를 변경하지 않고 실용화가 가능하며 에탄올에 비해서는 단위질량당 에너지가 커다는 장점이 있다. 특히 최근 석유가격의 폭등 및 수급 불안은 바이오부탄올의 공업적 생산에 대한 관심을 증가시키고 있다.

○ 그러나 바이오부탄올 생산은 높은 농축 코스트 및 식용자원과의 경합 등 해결과제도 많다. 한편 부탄올의 심각한 생산물 저해현상으로 인하여 부탄올을 생성되는 즉시 생물반응기에서 제거할 필요가 있다. 분리법으로는 저농도 수용액에서의 부탄올 휘발성을 이용하는 가스스트리핑법, 부탄올과 친화성이 큰 용제를 이용하는 액액추출법 및 부탄올을 선택적으로 통과시키는 막을 이용하는 투과증발법 등이 있다.

○ 우리나라도 오일 쇼크 이후 세계적인 추세에 따라 바이오부탄올 생산에 대한 연구가 진행되었다. 1980년대 후반 KIST 응용미생물연구팀의 Clostridium속 세균의 생리활성에 대한 연구 등을 시작으로 2007년 산업자원부 과제인 “차세대 연료 생산/이용을 위한 복합기술 개발”에 산학연 29개 기관이 참여하여 목질계 바이오매스 전처리 기술 개발 등을 진행했다. 최근에는 화학연구원 환경에너지연구센터 등이 고분자막을 제조, 투과증발공정에서의 막의 종류 및 공급액인 부탄올의 농도에 따른 영향을 조사했다. 경희대 화공과 연구팀은 “고분자/세라믹 복합막 제조와 투과증발법을 이용한 부탄올 농축” 연구를 통해 공급액의 농도, 온도 등의 공정조건을 변화 시켜 부탄올 투과 특성을 검토했다.

○ 그러나 연구의 중심이 외부적인 발효조건의 최적화나 분리공정의 고효율화 쪽에 집중되어 있다. 생산물의 선택성 및 수율 향상 등의 근원적인 문제 해결을 위해서는 발효 미생물의 개량, 부탄올에 의한 균체증식저해인자 연구 등 기반기술의 연구 개발에도 많은 관심이 필요하다. 한편 바이오부탄올의 상업화는 아직 본격화 되지 않았으므로 우리나라는 세계 최고인 생물화학 산업의 기술 경쟁력을 발판으로 관련 분야의 연구자들이 합심하면 충분히 경쟁력을 갖출 수 있을 것이다.

저자: Keiji Sakaki, Hideyuki Negishi, Toru Ikegami
자료유형: 학술정보