Studies on the production of biogas from third generation biomass, such as micro- and macroalgae, have been conducted through experiments of various scales. In this paper, we investigated the feasibility of commercialization of integrated combined heat and power (CHP) production using biogas derived from macroalgae, i.e., seaweed biomass. For this purpose, an integrated CHP plant of industrial scale, consisting of solid oxide fuel cells, gas turbine and organic Rankine cycle, was designed and simulated using a commercial process simulator. The cost of each equipment in the plant was estimated through the calculated heat and mass balances from simulation and then the techno-economic analysis was performed. The designed integrated CHP process produces 68.4 MW of power using $36ton\;h^{-1}$ of biogas from $62.5ton\;h^{-1}$ (dry basis) of brown algae. Based on these results, various scenarios were evaluated economically and the levelized electricity cost (LEC) was calculated. When the lifetime of SOFC is 5 years and its stack price is $$225kW^{-1}$, the LEC was 12.26 ¢ $kWh^{-1}$, which is comparable to the conventional fixed power generation.
Fast pyrolysis of third generation biomass, including micro- and macroalgae for biofuel production has recently been studied and compared experimentally to first- and second-generation biomass. Compared to microalgae, however, process design and simulation study of macroalgae for scale-up has been rare in literature. In this study, we designed and simulated an industrial scale process for producing diesel range biofuel from brown algae based on bench scale experimental data of fast pyrolysis using a commercial process simulator. During process design, special attention was paid to the process design to accommodate the differences in composition of brown algae compared to terrestrial biomass. The entire process of converting 380,000 tonnes of dry brown algae per year into diesel range biofuel was economically evaluated and the minimum (diesel) selling price was also estimated through techno-economic analysis.
The study of bioproduct production from inexpensive biomass such as marine biomass has recently attracted considerable attention. Because, marine biomass which compared to land biomass, it can be grown rapidly and is easily cultivated without the need for expensive equipment. In addition, the carbohydrate contents are similar or higher than land biomass such as woody biomass and can be easily converted to chemicals through proper chemical processes. In the production of various biochemicals from marine biomass, levulinic acid is a highly versatile chemical with numerous industrial uses and has the potential to become a commodity chemical. It can be used as a raw material for resins, plasticizers, textiles, animal feed, coatings and antifreeze. In this study, experiments were carried out to determine the optimum conditions of temperature, acid concentration and reaction time for production of levulinic acid from marine biomass, Gelidium amansii, using two-step treatment. In the first hydrolysis step, solid-state cellulose which was used to produce ethanol by fermentation and liquid-state galactose which used to produce bioproduct such as levulinic aicd were obtained through acid soaking. In the second hydrolysis step, the liquid-state galactose was converted into levulinic acid via a high-temperature reaction in a batch reactor. As a result, the overall production yield of Gelidium amansii to levulinic acid in the two-step acid hydrolysis was approximately 20.6% on the initial biomass basis.
Research and development of biofuels as one of the means to mitigate global warming and to avoid fossil fuel depletion has occurred for more than 30 years. However, there has only been limited distribution of a few first- and second-generation biofuels, and widespread supply and consumption of biofuels is still far from a reality. Although a relatively recently studied third-generation biofuel derived from seaweed biomass has been shown to have many advantages, it is yet to be deployed in commercial-scale seaweed biorefineries. This review paper examines the advantages and disadvantages of seaweed biorefineries for the entire value chain covering from seaweed and its cultivation to biofuel production based on an extensive literature search and the author's experience of conducting feasibility studies pertaining to seaweed biorefineries for over 10 years. For this purpose, the literature survey will cover the current status of seaweed production and its research and development worldwide, conversion technologies for biofuel production from seaweed based on bench-scale experiments, and large-scale techno-economic feasibility studies for seaweed conversion to biofuels and bioenergy. In addition, the main problems expected with the commercialization of seaweed-based biofuels will be identified. Finally, the current status of seaweed biorefinery technology and the author's views on its promising future will be summarized.
Hong, Gi Hoon;Cho, Sunghyun;Kang, Hoon;Park, Jeongpil;Kim, Tae-Ok;Shin, Dongil
Journal of the Korean Institute of Gas
/
v.19
no.2
/
pp.74-82
/
2015
Carbon dioxide was designated as one of greenhouse gases that cause global warming. Among various ways to solve the $CO_2$ emission issue, the 3rd-generation biomass (algae) production is considered as a viable method to reduce $CO_2$ in the atmosphere. In this research, we propose a design of an innovative sustainable production system by utilizing the 3rd generation biomass in the environment of floating production storage and offloading (FPSO). Existing biomass production systems depend on the solar energy and they cannot continue producing biomass at night. Electricity produced from offshore wind farms also need an efficient way to store the energy through energy storage system (ESS) or deliver it real-time through power grid, both requiring heavy investment of capital. Thus, we design an offshore grid structure harnessing LED lights to supply the necessary light energy, by using the electricity produced from the wind farm, resulting in the maximized production of biomass and efficient use of wind farm energy. The final design integrates the biomass production system enhanced by LED lights with a wind power generation. The suggested NLP model for the optimal design, implemented in GAMS, would be useful for designing improved offshore biomass production systems combined with the wind farm.
Irshad, Mobina;Lee, Seongwoo;Choi, Eunju;Kim, Jung Won
Applied Chemistry for Engineering
/
v.30
no.3
/
pp.280-289
/
2019
5-hydroxymethylfurfural (HMF) and its derivatives, 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) or 2,5-diformylfuran (DFF), are regarded as the "sleeping giants" owing to their wide range of applications and a good alternative source for the production of significant chemicals in almost all kind of industries. This mini-review briefly covers the aspects related to the syntheses, transformation, and applications for the biomass-derived platform chemicals from past to most recent. Many scientific efforts have continuously been made to find out the environmental benign applicable ways in order to achieve the full advantage of these renewable materials because of not only to protect the globe but also shield the future of new generations. One of the best solutions could be the development and utilization of platform chemicals from the natural biomass.
Yoo, Yong Jin;Lee, Geon Woo;Baek, Dong Hyun;Lee, Jin Woo;Kim, Ho Seob
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
/
v.21
no.5
/
pp.223-229
/
2020
Biodiesel produced using microorganisms, which are recognized as the third-generation biomass, is among the various known renewable energy sources that can replace fossil fuels used in conventional transportation. Scenedesmus obliquus has been identified as an excellent species for biodiesel production, as it grows faster and can accumulate up to 40-50 percent of the dry cell weight. Enhancing production using S. obliquus requires measuring the cell mass for controlling the cultivation process. In the current study, S. obliquus was cultured for 75 days, and growth changes of the microalgae were measured by absorbance, microscopic imaging, and Raman spectroscopy. Between days 60 to 75 of culture, the change in absorbance was observed to be less than 3%, whereas the number of microalgae observed microscopically was more than three times higher. Moreover, the Raman spectroscopy results showed three strong peak values of β-carotene at 997 cm-1, 1148 cm-1, and 1515 cm-1, with peak values of β-carotene showing greater than 3-fold increase during the culture period. Therefore, we predict that application of Raman spectroscopy will help in identifying the growth elements and growth degree in microalgae culture during increased biomass production.
In this study, we analyze the current state of domestic food waste (FW) recycling and propose a management plan for greenhouse gas (GHG) emissions. First, the composting potential of the GW demonstrates considerable promise. In particular, the GW (phytoplankton, periphyton, macrophyte, etc.) as a third-generation biomass shows strong performance as a functional additive that mitigates the disadvantages associated with composting FW and improves the quality of the final composted product. Alternatively, the final product (e.g., soil ameliorant) can be used to produce bio-filters that are effective pollutant buffers, with high applicability for green infrastructure. The proposed ecological approaches create new opportunities for FW as a resource for the reduction of GHG emissions, and are expected to contribute to the establishment of effective net-zero carbon systems in the future.
바이오디젤의 국가별 의무 사용 정책 확대로 인해 원료유 가격이 상승하고 있으며 원료유가 부족한 상황으로 다양한 원료를 찾는 연구가 진행되고 있다. 육상 유지 작물보다 단위면적당 생산성이 매우 높은 미세조류는 제3세대 바이오매스로 주목받고 있으며 산업체 배출 이산화탄소를 이용해 작은 면적에서 배양할 수 있는 장점이 있다. 미세조류로부터 바이오디젤 생산은 먼저 오일 함량이 높은 미세조류 종의 선정과 배양 및 수확 후 효율적인 방법으로 바이오디젤 원료유를 추출하는 과정이 중요하다. 본 연구는 Microwave로 전처리된 미세조류로 부터 원료유를 추출하여, 인지질, 단백질, 엽록소 등의 반응저해 물질을 일부 감소시키고 추출수율을 높였지만, 산가가 80이상으로 높게 추출되고 추출된 오일이 높은 점성을 가지는 문제가 있다. 이로 인해 전이에스테르화 반응의 진행이 불가하였으며 이러한 문제를 해결하기 위해, 에스테르화 반응에 용매를 혼합하여 반응성을 개선하고자 하였다. 추가된 보조 용매는 오일과 쉽게 혼합되어 반응물의 점성을 낮추고, 반응 완료후, 물에 쉽게 용해되는 불순물, 미 반응물, 촉매 등의 분리 및 제거를 용이하게 하는 장점이 있다. 또한 오일과 비교하여 낮은 끓는점을 갖는 용매는 증류를 통해 쉽게 제거가 가능하다. 반응이 완료된 오일은 초기산가 80에서 10이하의 감소를 나타내 용매 혼합 에스테르화의 효율적인 부분을 확인하였다.
Owing to rising oil prices and anthropogenic global warming, focused attempts are being made toward production of industrially important compounds by using renewable biomass. In this context, algal biomass as third-generation biomass is important because it doesn't compatible with food resource, has high yield, and helps abate greenhouse gases. Here, we investigate whether Undaria has the highest sugar content, which would make it the most suitable biomass for lactic acid production among the four algal biomasses tested. For effective pretreatment of Undaria, the response surface methodology was used. The amount of solid loaded and catalyst concentration were related to the extraction rate of total sugar. Lactic acid was produced by pretreatment of Undaria by using four Lactobacilli, and L. alimentarius and L. brevis were found to be suitable for lactic acid production.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.