열분해는 바이오매스를 바이오 숯으로 변환하는 과정입니다.
이 변환은 산소가 없는 상태에서 열분해를 통해 이루어집니다.
이 과정은 바이오매스의 화학적, 물리적 특성을 크게 변화시킬 수 있습니다.
이러한 변화는 온도, 가열 속도, 체류 시간 등 다양한 열분해 조건에 따라 달라집니다.
알아야 할 4가지 주요 변화
1. 바이오 숯의 화학적 및 물리적 변화
열분해 과정에서 바이오매스는 다양한 화학적 변화를 겪습니다.
이러한 변화는 원소 구성과 물리적 특성의 변화로 이어집니다.
바이오 숯의 탄소 함량은 53%에서 96%까지 다양합니다.
수율과 발열량은 각각 30~90%, 20~36 MJ/kg으로 크게 달라질 수 있습니다.
이러한 변화는 바이오매스의 종류와 열분해 공정의 특정 조건에 따라 영향을 받습니다.
예를 들어, 온도가 높고 체류 시간이 길수록 일반적으로 고정 탄소 함량이 높고 안정적인 구조를 가진 바이오탄화수소가 생성됩니다.
2. 열분해 조건의 영향
열분해 조건, 특히 최고 처리 온도(HTT)는 바이오 숯의 특성에 큰 영향을 미칩니다.
HTT가 높을수록 일반적으로 더 높은 pH, 더 높은 가열 값, 더 큰 BET 표면적을 가진 바이오 숯이 만들어집니다.
이러한 특성은 다양한 분야에서 바이오 숯을 적용하는 데 매우 중요합니다.
예를 들어, 고정 탄소 함량이 높은 바이오 숯은 생물학적 분해에 덜 민감하여 토양의 탄소 격리에 유리할 수 있습니다.
3. 바이오 숯의 응용
열분해를 통해 생산된 바이오 숯은 다양한 용도로 사용됩니다.
일반적으로 토양 비옥도를 높이고, 수분 보유력을 개선하며, 탄소 격리를 돕기 위한 토양 개량제로 사용됩니다.
또한 바이오 숯은 오염 정화, 에너지 저장, 물과 연도 가스에서 오염 물질을 제거하기 위한 흡착제로도 활용될 수 있습니다.
다양한 환경 및 농업 분야에서 바이오 숯의 다용도성은 열분해 공정의 가치 있는 산물입니다.
4. 생산 방법
농업용으로 적합한 고품질 바이오 숯을 확보하기 위해 저속 열분해가 선호되는 경우가 많습니다.
이 방법은 산소가 제한되거나 산소가 없는 환경에서 비교적 낮은 가열 속도(1~30°C 분-1)로 바이오매스를 가열하는 것입니다.
느린 열분해 공정을 통해 보다 제어되고 일관된 제품 품질을 얻을 수 있으며, 일반적으로 건조 공급 원료 중량 기준으로 최대 30%의 바이오탄 수율을 얻을 수 있습니다.
바이오매스 공급 원료의 선택, 가열 속도, 열분해 온도, 증기 체류 시간은 바이오숯의 수율과 특성에 영향을 미치는 중요한 변수입니다.
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