[미생물공학] 바이오매스/바이오메스 (Biomass)

목차

BiomasS

○ 목질계 바이오매스
①목질계 바이오매스의 분류
※ 폐기목재
● 임목폐기물
● 폐목재
※ 벌목재
● 간벌재
● 주벌재
● 수종갱신재
② 목질계 바이오매스의 연료특성
※ 함수율
※ 발열량
③ 목질계 바이오매스 연료 현태 및 특성
※ 목질칩(Wood Chip)
※ 목질 펠릿(Wood Pellet)
※ 목탄

○ 조류

○ 바이오매스

○ 바이오연료

○ 바이오디젤

○ 바이오연료를 만드는 과정
생화학 변환 과정
광생물학 변환 과정
광생물학 변환 과정

본문내용

(예: 폐지, 판지, 폐가구, 작업장 쓰레기)
바이오매스 전과정에 걸쳐서 생겨나는 바이오매스 공정 폐기물로 총칭되는 부산물과 폐수.(예: 제품이나 종이를 만들려는 목재 처리 과정에서 생겨나는 톱밥·나무껍질·가지·이파리의 집적) 농장이나 육류 가공 작업에서 생겨나는 쓰레기, 에너지를 포함한 여러 제품을 만드는데 사용될 수 있는 것.
○ 바이오연료
바이오연료는 바이오매스 자원에서 만들어지는 다양한 연료로 액체 연료로는 에탄올, 메탄올, 바이오디젤, 피셔-트롭스크(Fischer-Tropsch) 디젤이 있고 기체 연료로는 수소와 메탄이 있다. 바이오연료는 일차적으로는 운송수단의 연료로 사용되고 또한 여러 엔진들의 연료나 전기를 발생시키는 전지에도 쓰인다. 바이오매스는 액체연료로 직접 화학변화될 수 있다. 에탄올은 바이오매스 내의 탄수화물이 당으로 전환되어 만들어지는 것인데 당이 다시 양조 맥주와 유사한 발효과정을 거쳐서 에탄올로 생성된다. 에탄올은 옥수수와 같은 녹말 작물에 의하여 현재 가장 널리 이용되고 있는 바이오연료이다. 차량에서 일산화탄소와 스모그를 일으키는 다른 배출물질들을 줄이는 연료 첨가제로 널리 사용되고 있다. 섬유계 바이오매스에서 에탄올을 추출하는 것이 현재 개발 중이다.
○ 바이오디젤
바이오디젤은 유기적으로 추출된 기름이, 에틸에스테르나 메틸에스테르 형성 촉매제로 인하여 알코올(에탄올이나 메탄올)과 화합되는 과정을 통해 생성된다. 이 바이오매스에서 추출된 에틸에스테르와 메틸에스테르는 기존의 디젤 연료와 혼합되거나 100% 바이오디젤인 순수 연료로 사용될 수 있다. 바이오디젤은 콩이나 캐놀라(평지씨)유, 동물의 지방질, 폐 식물유, 해조유로 만들어 진다. 차량의 배기가스를 줄이는 디젤 첨가제로 사용되거나 그 자체로 차량연료로 사용될 수 있다.
○ 바이오연료를 만드는 과정
생화학 변환 과정
효소나 미생물은 종종 바이오매스나 바이오매스에서 추출된 화합물을, 목표 생성물로 전환시키는 생물학촉매제로 사용된다. 셀룰라아제(cellulase)와 헤미셀룰라아제(hemicellulase) 효소는 가수분해 과정을 통해 바이오매스의 탄수화물을 5내지 6탄당으로 변화시킨다. 효모와 박테리아는 당을 에탄올로 발효시킨다. 바이오공학의 진보는 생화학 변환의 극적 향상을 불러일으킬 것으로 기대된다.
광생물학 변환 과정
광생물학적 과정은 태양광을 직접 바이오연료로 만드는 자연 생물의 광합성 작용을 이용한다. 예를 들어 박테리아와 녹조류의 광합성은 물과 태양광으로부터 수소를 생산한다.
열화학 변환 과정
바이오매스를 중간화합물이나 최종 생성물로 분류하는데 열에너지와 화학촉매제가 쓰인다.기화의 경우, 바이오매스는 수소와 일산화탄소의 일차 결합된 가스를 생성하기 위하여 무산소 상태에서 가열된다. 열분해의 경우는 진공상태에서 바이오매스를 고온에 노출시켜 분해시키게 된다. 용매, 산, 염기는 바이오매스를 당, 섬유조직, 리그닌으로 분류하는데 사용된다.
바이오매스를 전기 발생을 위해 연소되는 연료로 화학변화시키기 위해 열이 사용되기도 한다. 바이오매스는 전기를 발생시키거나 제조 공정에서 필요한 증기를 만들기 위해 직접 연소되기도 한다. 발전소에서 터빈은 증기를 취하고, 발생기에서 이를 전기로 전환하게 된다. 목재와 제지 산업을 보면, 목재 조각이 가끔은 제조 공정에 필요한 증기를 만들기 위해 보일러에 직접 연료화 되기도 하고 건물의 단열을 위해 쓰이기도 한다. 석탄을 사용하는 화력발전소들 중 일부는 고효율 보일러의 배기물을 충분히 줄이기 위해서 보충에너지원으로 바이오매스를 사용한다. 현재 사용량은 남는 공기로 바이오매스를 연소시키는 기술을 포함하여 보일러의 열교환기에서 증기 생성에 사용되는 고온의 배출 가스를 만드는 직접연소 기술의 성숙 정도에 따라 다르다. 앞서 말한 증기가 증기터빈기관에서 전기를 만드는데 쓰인다.
바이오매스 공급원으로부터 추출된 상업용 또는 산업용 생성물들을 가리켜 바이오 화학물질이라고 한다. 이런 바이오제품에는 녹색 화학제품, 재생 프라스틱, 천연섬유, 천연 구조 물질 등이 있다. 물론 이들 대부분은 새롭고 향상된 공정 기술이 요구될 것이지만, 석유화학물질에서 파생되는 기존의 제품들을 대체할 수 있을 것이다.
※참고문헌
http://www.seattlepi.com/local/361634_biodiesel03.html
http://cafe.daum.net/foreco
신재생에너지 RD&D 전략 2030 시리즈 ② 바이오(목질계). 에너지관리공단 신재생에너지센터. 북스힐.

키워드

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