바이오매스 가스화는 고체 연료인 바이오매스를 주로 일산화탄소와 수소로 구성된 더 높은 가치의 기체 연료로 전환하는 열화학적 공정입니다. 이 공정은 공기, 산소, 증기 또는 이산화탄소와 같은 가스화제가 있는 상태에서 700°C 이상의 온도에서 작동합니다. 바이오매스 가스화의 주요 목표는 고농도의 수소와 최소한의 타르 함량을 가진 합성 가스로 알려진 가스를 생산하는 것입니다.
프로세스 세부 사항:
-
열화학적 전환: 이 공정은 가스화제가 있는 상태에서 바이오매스를 고온에서 가열하는 것으로 시작됩니다. 가스화제는 바이오매스의 화학 구조를 기체 제품으로 전환하는 데 도움을 줍니다. 바이오매스를 구성 가스로 효과적으로 분해하려면 온도가 700°C를 넘어야 합니다.
-
반응: 바이오매스 가스화의 주요 반응은 다음과 같습니다:
- C + CO2 → 2CO: 이 반응은 흡열 반응으로, 이산화탄소가 탄소와 반응하여 일산화탄소를 형성하면서 열을 흡수합니다.
- C + H2O → CO + H2: 물이 탄소와 반응하여 일산화탄소와 수소를 생성하는 또 다른 흡열 반응입니다.
- C + 2H2 → CH4: 발열 반응인 이 반응은 500°C 이상의 온도에서 일어나며 수소와 탄소를 메탄으로 전환합니다.
-
합성 가스 구성: 생성된 합성 가스에는 일산화탄소와 수소뿐만 아니라 이산화탄소, 메탄, 타르, 경질 탄화수소, 질소, 황 화합물, 미량의 염화물과 같은 다른 성분도 포함되어 있습니다. 이러한 추가 성분은 가스의 품질에 영향을 미칠 수 있으므로 이를 최소화해야 합니다.
-
환경 및 경제적 이점: 바이오매스 가스화는 가스, 바이오매스 숯, 목초, 목탄 등 여러 제품을 동시에 생산할 수 있기 때문에 다세대 기술로 간주됩니다. 이 기술은 현지에서 사용 가능한 바이오매스 잔여물을 활용하여 폐기물을 줄이고 귀중한 에너지 자원을 제공하므로 환경 보호와 경제적 이익 모두에 유리합니다.
-
열분해와 비교: 열분해와 가스화 모두 바이오매스의 열분해를 포함하지만, 산소의 존재 여부와 온도 범위에서 차이가 있습니다. 열분해는 산소가 없는 저온(500°C~700°C)의 환경에서 일어나며 바이오 원유, 가스, 숯을 생산합니다. 반면 가스화는 고온(700°C 이상)에서 산소를 제어하여 합성 가스를 생산합니다.
결론
바이오매스 가스화는 저가치 바이오매스를 고가치 기체 연료로 전환하여 지속 가능한 에너지 솔루션과 폐기물 관리에 기여하는 정교한 에너지 전환 기술입니다. 다양한 결과물을 생산할 수 있는 능력과 환경적 이점으로 인해 미래에 유망한 기술로 각광받고 있습니다.
