바이오매스 열분해는 산소가 없는 상태에서 바이오매스를 가열하여 바이오 오일, 바이오 숯, 합성 가스로 전환하는 열 공정입니다.
이 과정은 열, 전기, 화학 물질 생산에 사용할 수 있는 저장과 운송이 용이한 액체 연료를 생산하는 데 매우 중요합니다.
4가지 주요 단계 설명
1. 건조
먼저 수분을 제거하기 위해 바이오매스를 건조시킵니다.
2. 열분해
건조된 바이오매스는 산소가 없는 상태에서 300~900°C의 온도로 가열됩니다.
이 분해 과정에서 바이오매스는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌과 같은 구성 성분으로 분해됩니다.
3. 냉각 및 분리
열분해 생성물은 냉각되어 바이오 오일, 바이오 숯, 합성 가스로 분리됩니다.
4. 바이오 오일 생산
바이오 오일은 주로 산소화 화합물로 구성된 짙은 갈색 액체입니다.
바이오 오일은 고속 열분해라는 공정에서 바이오매스를 빠르게 가열하고 빠르게 냉각하여 생산됩니다.
바이오 오일의 수율은 가열 속도, 체류 시간, 바이오매스 입자 크기 및 온도와 같은 반응 조건에 따라 건조 바이오매스 기준으로 50wt%에서 75wt%까지 다양합니다.
바이오 오일의 특성과 과제
바이오 오일은 수분과 다양한 유기 성분의 함량이 높아 불안정하고 엔진 연료로 직접 사용하기에 부적합합니다.
이러한 불안정성은 반응성 분자와 큰 올리고머 종의 존재로 인해 시간이 지남에 따라 상분리 및 점도 증가로 이어질 수 있습니다.
따라서 바이오 오일은 안정성과 정유 연료와의 호환성을 개선하기 위해 탈산소화 등의 업그레이드가 필요합니다.
경제적 및 환경적 고려 사항
지속 가능한 바이오 오일을 생산할 수 있는 바이오매스 열분해의 잠재력에도 불구하고, 이 기술의 상용화는 운영상의 복잡성과 낮은 수익성으로 인해 제한적입니다.
하지만 바이오매스는 풍부하고 비용이 저렴하며 유해한 배출물이 전혀 없다는 점에서 깨끗하고 지속 가능한 제품을 위한 유망한 공급원으로 남아 있습니다.
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