바이오 오일은 주로 물과 탄수화물과 리그닌을 포함한 바이오매스에서 추출한 다양한 유기 화합물로 구성된 복잡한 액체 제품입니다. 바이오 오일의 유기 화합물은 알코올, 알데히드, 카르복실산, 에스테르, 퓨란, 피란, 케톤, 단당류, 무수당, 페놀 화합물로 구성되어 있습니다. 이러한 구성으로 인해 바이오 오일은 난방, 발전, 운송 등 다양한 분야에서 화석 연료를 대체할 수 있는 잠재적 대안이 될 수 있습니다.
세부 구성:
-
탄수화물에서 추출한 유기 화합물: 바이오 오일에는 바이오매스에서 발견되는 탄수화물에서 추출한 다양한 유기 화합물이 포함되어 있습니다. 여기에는 알코올, 알데히드, 카르복실산, 에스테르, 퓨란, 피란, 케톤, 단당류 및 무수당이 포함됩니다. 이러한 화합물은 산소가 없는 상태에서 바이오매스를 가열하여 복잡한 탄수화물 구조를 더 단순한 유기 분자로 분해하는 열분해 과정에서 형성됩니다.
-
리그닌의 유기 화합물: 식물의 세포벽에서 발견되는 복잡한 유기 고분자인 리그닌은 페놀 화합물을 바이오 오일에 공급합니다. 이러한 화합물은 가치 있는 화학 물질과 연료로 추가 가공될 수 있기 때문에 중요합니다. 페놀 화합물의 존재는 점도 및 안정성과 같은 바이오 오일의 물리적, 화학적 특성에도 영향을 미칩니다.
특성 및 도전 과제:
-
높은 수분 함량: 바이오 오일은 일반적으로 20~30%의 수분을 함유하고 있어 보관, 취급, 가공에 영향을 미칩니다. 수분 함량이 높으면 상 분리가 일어나고 점도가 높아져 표준 애플리케이션에서 사용하기가 복잡해질 수 있습니다.
-
높은 산소 함량과 산도: 산소 함량이 35~50%인 바이오 오일은 산성도가 높아(pH가 ~2 정도로 낮음) 금속에 부식성을 일으킵니다. 이러한 산도는 카르복실산 및 기타 산소화 화합물의 존재로 인해 발생하며, 이는 기존 연료유에 비해 발열량이 낮은 원인이 되기도 합니다.
-
점도 및 안정성: 바이오 오일은 점성이 있으며 점도는 40°C에서 20~1000 센티포이즈입니다. 산화 불안정성은 중합과 응집으로 이어져 점도와 휘발성을 더욱 증가시킬 수 있습니다.
-
고체 잔류물 및 오염 물질: 바이오 오일에는 최대 40%의 고체 잔류물과 다양한 오염 물질이 포함되어 있어 품질과 사용성에 영향을 미칠 수 있습니다. 다양한 애플리케이션에서 바이오 오일을 효과적으로 사용하려면 이러한 고형물 및 불순물을 관리해야 합니다.
애플리케이션 및 업그레이드:
바이오 오일은 수분 함량, 산도, 점도가 높기 때문에 일반 내연기관 엔진에 직접 사용하기에는 적합하지 않습니다. 하지만 가스화 등 다양한 공정을 통해 업그레이드하여 합성가스를 생산하거나 특수 엔진 연료로 정제할 수 있습니다. 특히 고체 바이오매스에 비해 취급, 운송, 보관이 용이한 액체 형태이기 때문에 발전소에서 연소할 수 있는 잠재력이 특히 매력적입니다.
요약하면, 바이오 오일은 유망하지만 복잡한 바이오매스에서 추출한 바이오 연료로, 수분과 유기 화합물 함량이 높은 것이 특징입니다. 독특한 구성과 특성으로 인해 화석 연료의 지속 가능한 대안으로서 잠재력을 극대화하려면 세심한 취급과 가공이 필요합니다.
