원칙적으로 잘 운영되는 열분해 시스템은 진정한 "폐기물"을 거의 생성하지 않습니다. 이 공정은 원료의 거의 100%를 세 가지 가치 있는 제품 흐름으로 전환하도록 설계되었습니다: 고체(바이오차), 액체(바이오 오일), 비응축성 가스(합성가스). 종종 "폐기물"로 잘못 분류되는 것은 특정 작업의 주요 목표가 아닐 수 있는 이러한 공동 생산물 중 하나일 뿐입니다.
이해해야 할 핵심 개념은 열분해가 소각이나 폐기 방법이 아닌 전환 기술이라는 것입니다. 주요 기능은 유기 물질을 가치 있는 고체, 액체, 가스로 변환하는 것이며, 각 물질의 비율은 고도로 제어할 수 있습니다.
세 가지 주요 제품 흐름
열분해는 산소가 없는 상태에서 유기 물질을 열적으로 분해합니다. 이 제어된 공정은 물질이 연소되지 않고 새로운 상업적으로 실행 가능한 물질로 분해되도록 합니다.
고체 제품: 바이오차 또는 코크스
열분해 후 남는 고체 잔류물은 안정적이고 탄소가 풍부한 물질로, 바이오차(바이오매스에서 유래) 또는 코크스(플라스틱이나 타이어와 같은 다른 물질에서 유래)로 알려져 있습니다.
이것은 폐기물이 아닙니다. 상당한 가치를 지닙니다. 종종 토양 건강 개선을 위한 농업용으로, 여과 및 정화를 위한 흡착제로, 또는 숯과 유사한 고체 연료로 사용됩니다.
액체 제품: 바이오 오일, 타르, 목초액
공정 가스가 냉각되면 복잡한 액체 혼합물이 응축됩니다. 이를 일반적으로 열분해 오일 또는 바이오 오일이라고 합니다.
이 액체는 엔진 및 터빈용 고급 바이오 연료로 정제되거나 산업용 보일러 연료로 직접 사용될 수 있습니다. 또한 귀중한 화학 상품의 원천이 되어 석유 기반 제품에 대한 지속 가능한 대안을 제공합니다.
기체 제품: 합성가스 (Syngas)
액체가 추출된 후 남는 비응축성 가스는 합성가스 또는 신가스라고 불리는 혼합물을 형성합니다.
이 가스는 수소(H₂), 일산화탄소(CO), 메탄(CH₄)과 같은 성분이 풍부합니다. 결정적으로, 이 합성가스는 열분해 반응에 필요한 열을 공급하기 위해 종종 다시 순환되어 전체 공정을 고도로 에너지 효율적이고 잠재적으로 자급자족하게 만듭니다.
진정한 "폐기물"과 불순물 이해하기
핵심 공정은 고도로 효율적이지만, 원료의 불순물이나 시스템의 비효율성은 정확히 폐기물로 설명될 수 있는 결과물을 생성할 수 있습니다.
내재된 원료 오염
진정한 폐기물의 가장 중요한 원천은 초기 원료에 존재하는 비유기적 오염입니다. 금속, 유리, 돌, 흙과 같은 물질은 열분해로 전환될 수 없습니다.
이러한 물질은 고체 숯 제품에 남아 있게 되며, 거기서 분리되어야 합니다. 이렇게 분리된 무기 물질은 폐기해야 하는 진정한 폐기물 흐름입니다.
회분 함량
유기 원료는 자연적으로 소량의 무기 미네랄을 포함합니다. 열분해 과정에서 이러한 미네랄은 바이오차에 회분으로 농축됩니다.
소량의 회분은 농업용으로 유익할 수 있지만, 높은 회분 함량은 바이오차의 품질과 가치를 떨어뜨려 사용 사례를 제한할 수 있습니다.
불완전한 전환 또는 정제 부산물
비효율적으로 운영되는 공정은 불완전한 전환으로 이어져 미반응 원료를 남길 수 있습니다. 또한, 바이오 오일이 고급 연료로 정제되는 경우, 해당 정제 공정 자체적으로 관리해야 할 2차 부산물 및 폐기물 흐름을 생성할 수 있습니다.
제품 수율 제어 방법
공정 매개변수를 조정하여 열분해 장치의 출력을 제어할 수 있습니다. "수율"은 고정되어 있지 않으며, 운영 목표에 따라 달라집니다.
바이오차 최대화를 위한 저속 열분해
낮은 온도(약 400°C)와 느린 가열 속도를 사용하면 고체 바이오차의 생산을 극대화합니다. 이는 주요 목표가 토양 개량 또는 탄소 격리일 때 선호되는 방법입니다.
바이오 오일 최대화를 위한 고속 열분해
중간 온도(약 500°C)와 극도로 빠른 가열 속도를 사용하면 액체 바이오 오일의 생산을 선호합니다. 이는 액체 연료 또는 화학 원료를 생산하려는 운영자의 초점입니다.
합성가스 최대화를 위한 가스화
훨씬 더 높은 온도(700°C 이상)에서는 공정이 가스화로 전환됩니다. 이는 물질을 더욱 분해하여 에너지 생성 또는 수소와 같은 화학 물질 합성을 위한 합성가스 수율을 극대화합니다.
목표에 맞는 올바른 선택
열분해에서 발생하는 "폐기물"은 전적으로 귀하의 목표에 따라 결정됩니다. 주요 제품으로 간주하는 것을 정의하면 다른 결과물은 활용될 공동 생산물이 됩니다.
- 주요 초점이 액체 연료 생산이라면: 고속 열분해를 사용하고, 생성된 바이오차와 합성가스를 현장에서 사용하거나 2차 제품으로 판매할 계획을 세우세요.
- 주요 초점이 고품질 토양 개량제 생산이라면: 저속 열분해를 사용하여 바이오차 수율을 극대화하고, 공동 생산된 오일과 가스를 시설 운영에 사용하세요.
- 주요 초점이 에너지 자급자족이라면: 시설 및 장비에 필요한 합성가스와 바이오 오일의 최적 혼합을 생산하도록 공정을 조정하세요.
궁극적으로 열분해는 잠재적인 폐기물 문제를 일련의 가치 있는 해결책으로 전환합니다.
요약표:
| 제품 흐름 | 설명 | 일반적인 용도 |
|---|---|---|
| 바이오차 (고체) | 안정적이고 탄소가 풍부한 고체 잔류물 | 토양 개량, 여과, 고체 연료 |
| 바이오 오일 (액체) | 공정 가스에서 응축된 액체 | 바이오 연료, 산업용 연료, 화학 원료 |
| 합성가스 (기체) | 비응축성 가스 혼합물 (H₂, CO, CH₄) | 공정 열, 에너지 생성, 화학 합성 |
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