주로 고속 열분해라는 공정을 통해 생산되는 바이오 오일은 직접 사용하기 어려운 몇 가지 중요한 문제에 직면해 있습니다. 이러한 문제는 주로 화학적 구성 및 물리적 특성과 관련이 있습니다.
알아야 할 5가지 주요 과제
1. 높은 산 함량
바이오 오일은 다양한 유기산을 형성하는 유기 산소를 많이 함유하고 있기 때문에 자연적으로 산성입니다. 이러한 산성으로 인해 오일은 특히 저장 및 운송 시스템의 금속 부품에 부식성이 있습니다. 이를 해결하기 위해서는 부식 방지 소재나 산을 중화시키는 화학적 처리가 필요합니다.
2. 높은 수분 함량
바이오 오일은 일반적으로 약 15~20%의 수분을 함유하고 있습니다. 이는 오일의 에너지 함량을 낮출 뿐만 아니라 취급 및 가공을 어렵게 만듭니다. 물이 있으면 바이오 오일과 물 층이 분리되는 상 분리가 발생하여 오일을 균일하게 관리하기 어렵습니다. 이 문제는 증류 또는 기타 분리 기술과 같이 수분 함량을 제거하거나 줄이기 위한 추가 단계가 필요합니다.
3. 불안정성
바이오 오일은 공기에 노출될 때(산화적 불안정성)와 가열될 때(열적 불안정성) 모두 불안정합니다. 산화적 불안정성은 오일이 빠르게 분해되어 고체와 젤을 형성하여 연료 시스템을 막을 수 있습니다. 열적 불안정성은 오일이 고온에서 분해될 수 있다는 의미로, 엔진 연소와 같이 열이 필요한 애플리케이션에서 문제가 될 수 있습니다. 이 문제를 해결하려면 항산화제나 기타 화학 첨가제를 첨가하는 등의 안정화 처리가 필요합니다.
4. 화학 처리
이러한 문제를 해결하기 위해 바이오 오일은 물리적 처리와 화학적 처리가 모두 필요합니다. 물리적 처리에는 숯을 제거하기 위한 필터링과 안정성을 개선하기 위한 유화 처리가 포함됩니다. 화학적 처리는 더 복잡하며 에스테르화, 촉매 탈산소/수소화, 열분해, 합성가스 생산/가스화와 같은 공정을 포함합니다. 이러한 공정은 산소 함량을 줄이고, 오일을 안정화하며, 다양한 용도에 맞게 전반적인 품질을 개선하는 것을 목표로 합니다.
5. 수율에 미치는 영향
더 나은 분리와 품질을 위해 산소 함량을 낮춰 바이오 오일을 개선(25wt% 이하)하는 데는 비용이 발생합니다. 산소 함량이 낮다는 것은 유용한 탄소 수율이 낮아진다는 것을 의미합니다. 이러한 수율 감소는 바이오 오일 생산 및 활용의 경제성에서 중요한 요소입니다.
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요약하면, 현재 바이오 오일의 사용은 부식성, 높은 수분 함량, 불안정성으로 인해 제한되어 있습니다. 이러한 문제는 바이오 오일을 다양한 용도로, 특히 운송 연료로 사용하기 위해 상당한 가공과 업그레이드가 필요합니다. 이 분야의 지속적인 개발은 열분해 공정과 후처리 방법을 개선하여 바이오 오일의 품질과 유용성을 향상시키는 데 초점을 맞추고 있습니다.
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