전반적으로, 열분해 바이오 오일은 주로 보일러 및 용광로와 같은 고정식 응용 분야에서 기존 연료유의 대체품으로 사용됩니다. 또한 운송 연료로 업그레이드하거나 귀중한 특수 화학 물질 및 재료를 추출하기 위한 잠재적인 공급 원료 역할을 합니다.
바이오 오일은 유망한 재생 가능 자원이지만, 기존 화석 연료를 직접 "바로 대체(drop-in)"할 수 있는 것은 아닙니다. 다루기 까다로운 특성으로 인해 업그레이드 공정을 통해 정제하거나 이를 처리하도록 특별히 설계 또는 개조된 장비에서 사용해야 합니다.
바이오 오일의 주요 응용 분야
열분해 바이오 오일은 바이오매스에서 파생된 액체 중간체로서 독특한 위치를 차지합니다. 그 용도는 직접 응용과 더 높은 가치 제품으로의 추가 가공으로 나뉩니다.
고정식 시스템에서의 직접 연소
바이오 오일의 가장 직접적인 용도는 고정식 시스템에서의 연소 연료입니다. 여기에는 열과 전기를 생산하기 위한 산업용 보일러, 용광로 및 터빈이 포함됩니다.
이 응용 분야는 충분히 성숙하여 자체 표준인 ASTM D7544의 적용을 받으며, 이는 난방유의 대안으로 사용되는 것을 규제합니다.
운송 연료로의 업그레이드
상당한 개발 분야는 기존 인프라와 호환되는 탄화수소 연료로 바이오 오일을 업그레이드하는 것입니다. 이는 종종 수소 처리(hydroprocessing)를 통해 정유소 내에서 처리하는 것을 포함합니다.
이 공정은 수소를 사용하여 산소를 제거하고 분자를 안정화하여 바이오 오일을 재생 가능한 가솔린 및 디젤과 같은 제품으로 전환합니다.
화학 물질 및 재료 공급 원료
바이오 오일은 수백 가지 유기 화합물의 복잡한 혼합물입니다. 이로 인해 플랫폼 화학 물질, 수지, 접착제 및 기타 바이오 기반 재료를 추출하기 위한 풍부한 잠재적 공급원이 됩니다.
이 응용 분야는 바이오 오일을 연료가 아닌, 원유가 석유화학 산업의 기반이 되는 것과 유사하게 "바이오 정제소(biorefinery)" 공급 원료로 간주합니다.
실질적인 한계 이해하기
정제되지 않은 원료 바이오 오일의 광범위한 산업적 사용은 몇 가지 고유한 화학적 및 물리적 특성으로 인해 제한됩니다. 이러한 과제를 이해하는 것은 성공적인 응용에 매우 중요합니다.
높은 점도 및 낮은 안정성
원료 바이오 오일은 기존 디젤이나 난방유보다 훨씬 더 점성이 높습니다. 또한 시간이 지남에 따라 점도가 증가하거나 심지어 고체화되는 등 열화가 잘 되지 않아 보관, 펌핑 및 주입을 복잡하게 만듭니다.
부식성
바이오 오일은 pH가 일반적으로 2~3으로 매우 산성입니다. 이로 인해 탄소강과 같은 일반적인 구조 재료에 부식성을 띠므로 특수 스테인리스 스틸 탱크, 펌프 및 엔진 부품이 필요합니다.
업그레이드의 불가피한 필요성
부식성, 불안정성 및 높은 점도와 같은 이러한 한계는 바이오 오일을 "업그레이드"해야 하는 주된 이유입니다. 안정화(stabilization), 수소 처리(hydrotreating) 및 에스테르화(esterification)와 같은 공정은 보다 안정적이고 덜 부식성이며 에너지 밀도가 높은 연료를 만드는 데 사용됩니다.
응용 분야에 맞는 올바른 선택하기
바이오 오일을 활용하는 방법을 선택하는 것은 사용 가능한 인프라, 기술 능력 및 최종 목표에 전적으로 달려 있습니다.
- 즉각적인 전력 생산에 중점을 둔 경우: 전용 또는 대폭 개조된 고정식 보일러에서 바이오 오일을 사용하는 계획을 세우고 재료 취급 및 부식 문제를 관리할 준비를 해야 합니다.
- 고부가가치 운송 연료 생산에 중점을 둔 경우: 원료 바이오 오일을 정제하기 위해 수소 처리와 같은 업그레이드 기술을 갖춘 시설에 투자하거나 협력해야 합니다.
- 지속 가능한 화학 물질 생산에 중점을 둔 경우: 바이오 오일을 복잡한 화학적 공급 원료로 보고 귀중한 화합물을 분리하기 위해 고급 분리 및 정제 기술이 필요합니다.
바이오 오일을 완성된 연료가 아닌 가치 있는 중간체로 이해함으로써 그 어려움을 헤쳐나가고 진정한 잠재력을 발휘할 수 있습니다.
요약표:
| 응용 분야 | 주요 용도 | 핵심 고려 사항 |
|---|---|---|
| 직접 연소 | 보일러 및 용광로용 연료 (ASTM D7544) | 부식 방지 장비 필요 |
| 연료 업그레이드 | 재생 가능한 가솔린/디젤용 공급 원료 | 수소 처리 또는 기타 정제 필요 |
| 화학 물질 공급 원료 | 특수 화학 물질 및 재료 공급원 | 고급 분리 기술 필요 |
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