조류 바이오매스로부터 바이오 오일을 생산하는 것은 열분해 및 열수 액화와 같은 열처리를 통해 조류를 액체 연료로 전환하는 공정입니다.
이 공정은 조류와 같은 재생 가능한 자원을 활용하여 화석 연료의 잠재적 대안을 제공한다는 점에서 중요한 의미를 갖습니다.
조류 바이오매스로부터 바이오 오일 생산에 대한 5가지 주요 인사이트
1. 조류 바이오매스의 열분해
열분해는 산소가 없는 상태에서 일반적으로 약 500°C의 고온에서 발생하는 열분해 과정입니다.
Miao 등(2004b)은 클로렐라 프로토테코이드와 마이크로시스티스 아에루기노사와 같은 조류의 빠른 열분해가 각각 18%와 24%의 비율로 바이오 오일을 생산할 수 있음을 입증했습니다.
조류에서 생산되는 바이오 오일은 일반적으로 나무에서 생산되는 바이오 오일에 비해 탄소와 질소 함량이 높고 산소 함량이 낮습니다.
클로렐라 프로토테코이드를 종속영양으로 배양할 경우 바이오 오일 수율은 57.9%로 크게 증가하여 41 MJ/kg의 발열량을 얻을 수 있습니다(Miao et al., 2004a).
조류 열분해로 얻은 바이오 오일은 일반적으로 리그노셀룰로오스 공급 원료보다 발열량(31-36 MJ/kg)이 높아 유망한 대체 연료입니다.
그러나 조류 바이오 오일의 질소 함량이 높으면 질소산화물 배출량 증가와 촉매 비활성화로 이어질 수 있으므로 드롭인 연료로 사용하기 전에 질소와 산소를 제거하기 위한 추가 업그레이드가 필요합니다.
2. 조류 바이오매스의 수열 액화(HTL)
HTL은 건조한 바이오매스를 필요로 하는 열분해와 달리 젖은 바이오매스를 처리할 수 있는 공정입니다.
적당한 온도(200°C-350°C)와 고압에서 작동하며 바이오매스를 바이오 원유로 전환합니다.
HTL은 에너지 집약적이고 열분해 효율을 떨어뜨리는 건조 단계 없이도 90% 이상의 수분을 함유하고 있는 해조류를 처리할 수 있습니다.
HTL에서 생산된 바이오 원유는 에너지 밀도가 높고 재생 가능한 화학 물질을 포함하고 있지만, 일반적으로 정제 원료로 적합하려면 추가 처리가 필요합니다.
3. 도전 과제와 업그레이드
조류 바이오 오일은 리그노셀룰로오스 바이오 오일에 비해 발열량이 높고 산소 함량이 낮은 등 여러 가지 장점이 있지만, 질소 함량이 높기 때문에 도전 과제에 직면해 있습니다.
따라서 기존 석유 정제 인프라와 호환되는 바이오 오일을 만들기 위해서는 질소와 산소를 제거하기 위한 공정 업그레이드가 필요합니다.
4. 재생 가능한 연료로 가는 유망한 경로
요약하면, 열분해와 열수 액화를 통해 조류 바이오매스로부터 바이오 오일을 생산하는 것은 재생 가능한 연료를 생산하는 유망한 경로입니다.
하지만 이러한 공정을 최적화하고 바이오 오일의 높은 질소 함량 및 기타 불순물과 관련된 문제를 해결하기 위해서는 상당한 연구와 개발이 필요합니다.
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