에너지 및 환경

식물에서 바이오 연료로 : 바이오 매스 전처리에 대한 설명

식물에서 바이오 연료로 : 바이오 매스 전처리에 대한 설명



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Seal Sands, Teeside, 영국의 바이오 에탄올 공장 [이미지 출처 :Nick Bramhall, Flickr]

바이오 매스의 재생 가능 에너지는 이제 전 세계적으로 재생 가능 에너지 개발의 핵심 요소입니다. 공급 원료로 알려진이 공정에 사용되는 연료는 리그 노 셀룰로오스 바이오 매스, 즉 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 리그닌의 중합체를 포함하는 복잡한 구조를 가진 식물로 구성됩니다. 일반적으로 이들은 짚, 옥수수 스토브, 스위치 그래스 또는 목재 폐기물과 같은 물질로 주로 바이오 에탄올과 같은 바이오 연료 생산에 사용되며, 이는 당이 알코올로 변하는 발효 과정을 거쳐야합니다 (에탄올은 형태 알코올). 대부분의 차량 보증은 최대 5 %의 바이오 에탄올 / 95 % 휘발유 혼합을 허용합니다. 더 강력한 혼합이 가능하지만 일반적으로 성공하려면 차량을 수정해야합니다.

발효 과정에 앞서 여러 전처리 과정을 통해 리그닌에서 당이 방출되어야합니다. 이러한 공정은 통합 된 생물 정제 공정을 통해 다양한 부산물을 생산할 수도 있습니다.

탄수화물 중합체 인 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스와 방향족 중합체 인 리그닌은 리그닌에 단단히 결합 된 탄소 당을 포함합니다. 즉, 그들이 리그 노 셀룰로오스에 갇혀 있다는 뜻입니다. 즉, 먼저 리그닌에서 분리 한 다음 산이나 효소를 사용하여 가수 분해해야 바이오 연료로 사용할 수 있도록 당 (단당류)으로 분해됩니다.

이 절차의 초기 단계는 기계적 단계입니다. 식물은 크기를 줄이고 결정도를 줄이며 중합을 줄이고 산 또는 효소 가수 분해의 효과를 높이기 위해 파쇄 및 분쇄해야합니다. 이것은 또한 바이오 매스의 에너지 밀도를 개선하여 현장에서 사용 지점으로보다 쉽게 ​​이동할 수 있도록합니다. 일반적으로 바이오 매스는 펠렛, 입방체 또는 퍽 (아이스 하키 퍽과 크기 및 모양이 유사)으로 변환됩니다. 또한 열과 압력 처리를 통해 '바이오 석탄'또는 '바이오 오일'로 전환 할 수 있습니다.

분획은 바이오 매스가 리그닌, 셀룰로스 및 헤미 셀룰로스로 전환되는 과정으로, 바이오 리파이너리에서 더 쉽게 처리 할 수 ​​있습니다.

다음 단계는 증기 폭발로 바이오 매스의 섬유질 구조가 고압 증기로 분해 된 후 빠르게 감압됩니다. 이것은 섬유질을 파괴하여 후속 전처리 과정을 가능하게합니다. 동일한 결과를 달성하는 다른 방법으로는 바이오 매스를 고온 고압에서 액체 암모니아로 처리하는 암모니아 섬유 폭발과 바이오 매스를 이산화탄소로 처리하는 초 임계 이산화탄소 폭발이 있습니다.

미국 농무부 (USDA) 농업 연구 서비스 과학자들은 옥수수 속대 믹스에 새로운 효모 균주를 추가하여 식물 당에서 에탄올을 발효시키는 효과를 테스트합니다. [이미지 출처 :미국 농무부, Flickr]

알칼리 가수 분해는 장기간 동안 저온에서 고농도의 알칼리로 바이오 매스를 처리하는 것을 포함합니다. 이 목적으로 사용되는 물질에는 수산화 나트륨, 수산화칼슘 또는 암모니아가 포함됩니다. 이 공정의 장점은 더 낮은 온도와 압력, 더 적은 당 분해, 많은 가성 염 회수 능력을 포함합니다. 그러나 긴 시간이 필요하고 알칼리성의 높은 농도가 주요 단점입니다.

LTSD (Low Temperature Steep Delignification)는 소량의 무독성 화학 물질을 사용하는 Bio-Process Innovation Inc에서 개발 한 공정입니다. 이 회사는 미국 인디애나 주에 1 톤 파일럿 플랜트를 건설했지만 현재 다른 곳의 바이오 리파이너리에서 사용하기 위해 널리 상업적으로 이용 가능합니다.

CELF (Co-solvent Enhanced Lignocellulosic Fractionation)는 테트라 히드로 푸란 (THF)이라는 유기 화합물을 묽은 황산과 함께 사용하여 분류합니다. 발효를 위해 높은 설탕을 생산할 수 있습니다. 또한 푸르 푸랄 (농업용 제초제 전달을 돕고 화학 용매로 사용할 수 있음), 5- 하이드 록시 메틸 푸르 푸랄 및 화학 물질 또는 연료로 촉매 적으로 전환 될 수있는 레 불린 산을 비롯한 여러 유용한 유기 화합물을 생산할 수 있습니다. 이 프로세스는 University of California에서 개발했으며 CogniTek에서 라이센스를 받았습니다. 이 공정을 상용화하기 위해 MG Fuels라는 회사가 설립되었습니다.

Organosolv는 에탄올, 메탄올, 부탄올 및 아세트산과 같은 유기 용매를 사용하여 리그닌과 헤미셀룰로오스를 용해시킵니다. 특허받은 유기물 공정은 현재로서는 파일럿 규모에 불과하지만 American, Science and Technology AST에 의해 개발되고 특허를 받았습니다. 이 공정은 리그 노 셀룰로스 바이오 매스를 당, 순수 리그닌, 펄프 및 생화학으로 전환하고 분별 및 가수 분해를 포함하여 당의 95 % 이상의 수율을 생성합니다.

Ozonolysis는 효소 가수 분해 전에 오존으로 바이오 매스를 처리하는 것입니다.

열분해는 가열에 의한 화학적 분해를 포함하는 가장 잘 알려진 공정 중 하나입니다. 플래시 열분해는 최대 500 ° C의 온도를 사용하여 1-2 초 이내에이를 달성합니다. 이동식 열분해 장치는 현재 전 세계 여러 조직에서 사용되고 있으며, 개발 도상국의 지역 수준에서 바이오 연료 생산을 달성하기 위해 배포되고 있습니다. Torrefaction은 열 화학적 공정이 산소가없는 상태에서 200-350 ° C에서 열 화학적 공정이 수행되는 더 온화한 형태의 열분해로, 일반적으로 '바이오 석탄'으로 알려진 고열 바이오 매스 또는 숯을 생성합니다.


비디오보기: 축산 분뇨와 음식물 쓰레기로 전기 에너지를 생산한다? YTN 사이언스 (팔월 2022).