열분해 오일이라고도 하는 바이오 오일은 저산소 환경에서 바이오매스를 빠르게 가열한 후 빠르게 냉각하는 열분해라는 공정을 통해 생산됩니다. 이 과정을 통해 바이오매스는 산소화된 유기 화합물, 폴리머, 물로 이루어진 액체 에멀젼으로 분해되며, 이를 바이오오일이라고 합니다.
생산 공정:
열분해 공정은 일반적으로 빠른 열분해 조건에서 높은 가열 속도(1000°C/s)로 약 500°C의 온도에서 발생합니다. 이러한 고온과 빠른 가열은 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 리그닌과 같은 바이오매스의 강력한 바이오 폴리머를 더 작은 분자로 분해합니다. 산소가 없으면 연소를 방지하여 연소가 아닌 열분해로 이어집니다. 이 분해 과정에서 생성된 가스는 빠르게 냉각되어 액체 형태인 바이오 오일로 응축됩니다.바이오 오일의 특징:
바이오 오일은 최대 40%의 산소를 함유한 복합 혼합물로, 석유 오일과 크게 다릅니다. 석유 오일과 혼합되지 않고, 물(보통 20~30%)을 함유하고 있으며, 석유 오일보다 발열량이 낮고 산성이며, 특히 가열 시 불안정합니다. 밀도가 물보다 높으며 고체 무기물과 탄소 숯을 포함하는 경우가 많습니다.
도전 과제와 개발:
초기에 생산된 바이오 오일은 매우 불안정하고 부식성이 있으며 유기 산소 함량이 매우 높아서 수성 상으로부터 분리하기가 어려웠습니다. 개발 노력은 분리와 오일 품질을 개선하기 위해 산소 함량을 25wt% 미만으로 낮추는 데 집중되었지만, 이로 인해 유용한 탄소 수율이 낮아지는 경우가 많았습니다.애플리케이션 및 업그레이드:
바이오 오일은 운송 연료의 출발 물질로서 원유를 대체하기 위한 것입니다. 그러나 높은 산소 함량과 불안정성으로 인해 엔진 연료로 사용하기 전에 업그레이드가 필요합니다. 여기에는 산소 함량을 줄이고 오일을 안정화하여 연료로서의 호환성과 성능을 개선하는 공정이 포함됩니다.
