Lignocellulosic biomass conversion to biofuels such as ethanol and other value-added bio-products including activated carbons has attracted much attention. The development of an efficient, cost-effective, and eco-friendly pretreatment process is a major challenge in lignocellulosic biomass to biofuel conversion. Although several modern pretreatment technologies have been introduced, few promising technologies have been reported. Microwave irradiation or microwave-assisted methods (physical and chemical) for pretreatment (disintegration) of biomass have been gaining popularity over the last few years owing to their high heating efficiency, lower energy requirements, and easy operation. Acid and alkali pretreatments assisted by microwave heating meanwhile have been widely used for different types of lignocellulosic biomass conversion. Additional advantages of microwave-based pretreatments include faster treatment time, selective processing, instantaneous control, and acceleration of the reaction rate. The present review provides insights into the current research and advantages of using microwave-assisted pretreatment technologies for the conversion of lignocellulosic biomass to fermentable sugars in the process of cellulosic ethanol production.
Biomass conversion efficiencies (B.C.E) of six fish species viz, Catla catla, Labeo, rohita, Cirrhina mrigala, Hypophthalmicthys molitrix, Ctenopharyngodon idella and Cyprinus carpio cultured under artificial feed (T1), broiler manure (T2), buffalo manure (T3), N:P:K (25:25:0) (T4) and control pond (T5) have been determined for the period of one year. The overall biomass conversion efficiencies under the influence of T2, T3, and T4 were statistically similar. However, the best (0.40) efficiency was determined under feed supplement-ation (T1).
Utilization of biomass as a substitute fuel for conventional energy systems have been grown larger everyday in the world. In particular, co-firing of biomass in a large coal power plant are common in Korea after the introduction of RPS since 2012, and the application of biomass-derived fuel is now spreading to district heating and power, industrial energy supply, and transportation sectors. For biomass to energy, appropriate conversion process is needed to satisfy the fuel requirements of a specific energy system. In this study, various kinds of thermochemical conversion technologies will be presented for renewable fuel productions from biomass.
본 연구의 목적은 산림전용에 따라 발생되는 폐잔목의 임산바이오에너지 이용 가능량을 분석하기 위한 것이다. 최근 5년간(2001-2005) 연평균 약 7,806ha의 산림이 타용도로 전용되고 있으며, 이로 인해 연평균 $266,551m^3$의 입목이 벌채되었다. 산림전용에 따른 폐잔목의 임산바이오에너지 이용가능량(바이오매스)을 분석한 결과, 지난 5년간 침엽수림의 경우 연평균 약 57,945ton, 활엽수림은 44,379ton으로 나타나, 우리나라에서 전체적으로 연간 102,325ton을 이용할 수 있는 것으로 분석되었다. 산림전용시 발생하는 단위면적당 이용 가능한 임산바이오에너지량은 매년 증가추세를 보였으며, 지난 5년간 연평균 발생량은 약 13.0ton/ha으로 나타났다.
위성영상은 대면적의 산림 바이오매스 추정 및 주제도의 제작에 있어서 효과적인 자료로 이용되고 있다. 본 연구는 제5차 국가산림자원조사에서 수집된 야외 표본점의 임분 변수와 위성영상을 이용하여 산림 바이오매스 변환표를 작성한 후, 무주군의 산림 바이오매스를 추정 및 주제도를 제작하기 위해 수행되었다. 4개의 표본점별 임분 변수와 산림 바이오매스 간의 상관분석을 실시한 결과, 수고, 수관밀도, 그리고 영급이 산림 바이오매스에 영향을 미치는 변수로 파악되었다. 따라서 산림 바이오매스 변환표 작성을 위해 이들 3가지 임분 변수의 조합을 독립변수로 하는 6개 회귀모형을 사용하여 최적 회귀추정식을 도출한 후, 임상별로 산림 바이오매스 변환표를 작성하였다. 회귀추정식의 적합도를 평가하기 위하여 교차대조법에 의한 추정치 오차와 편차를 산출한 결과, 수관밀도와 수고등급을 독립변수로 하는 추정식(모형 V)이 다른 모형에 비해 산림 바이오매스 추정능력이 우수한 것으로 나타났다. 회귀모형 V를 이용한 산림 바이오매스 변환표와 위성영상의 분류에 의해 생성된 임분 변수의 주제도를 이용하여 추정된 전라북도 무주군의 총 산림 바이오매스는 약 881만 톤이며, ha당 산림 바이오매스는 128.3톤으로 나타났다.
Biomass expansion factors that convert the timber volume (or dry weight) to biomass are used to estimate the forest biomass and account for the carbon budget on a national and regional scale. This study estimated the biomass conversion and expansion factors (BCEF), root to shoot ratio (R), biomass expansion factors (BEF) and ecosystem biomass expansion factor (EBEF) of Korean pine (Pinus koraiensis) forests based on direct field surveys and publications in Korea. The mean BCEF, BEF, and R was 0.6438 Mg $m^{-3}$ (n = 7, SD = 0.1286), 1.6380 (n = 27, SD = 0.1830), and 0.2653 (n = 14, SD = 0.0698), respectively. The mean EBEF, which is a simple method for estimating the understory biomass in Korean pine forest ecosystems, was 1.0218 (n = 6, SD = 0.0090). The values of the biomass expansion factors in this study estimated the Korean pine forest biomass with more precision than the default values given by the IPCC (2003, 2006).
Park, Woo-Kyun;Lee, Sun-Il;Shin, Joung-Du;Kim, Gun-Yeob;Kim, Yi-Hyun;So, Kyu-Ho
한국토양비료학회지
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제46권5호
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pp.343-350
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2013
The objectives of this study were to estimate the potential biomass yield by using the biomass conversion index and evaluate the potential energy production by using the energy conversion index of biomass. Estimating the total biomass yield in Korea showed 9,646.3 thousand tons produced in 2012. Subsequent evaluation of the potential energy production using the estimated biomass yield in 2012 indicated that the calorific values were varied from 3,800 to 4,500 kcal $kg^{-1}$ for crop- and from 4,100 to 4,300 kcal $kg^{-1}$ for woody-based biomass, respectively. Among the examined biomass materials, the pruned branch of a nut tree appeared to be the greatest in bio-energy production showing 6,300 kcal $kg^{-1}$ in calorific value. Total potential energy production from agricultural by-products was estimated approximately at 3,966,000 TOE. Among the agricultural by-products examined, rice straw showed the greatest energy production potential being at 2,321,000 TOE. Furthermore, it might contribute to establishing the countermeasures of biomass utility in agricultural sector based on regional distribution chart of the potential biomass and energy yields in Korea.
목질계 바이오매스의 아세톤상 가용매분해는 목재의 구성성분인 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌중에 가장 전환율이 낮은 리그닌의 전환율을 증가시킴으로 전체적인 목재의 전환율의 증가에 기여하였다 그러나 $300^{\circ}C$ 이상에서는 리그닌의 전환율이 감소하였다. 아세톤의 첨가에 관계없이 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스의 전환율의 변화는 온도에 의존하기 때문에 주어진 열분해 온도에 따라 생성물을 선택적으로 얻을 수 있었다. 자일란의 경우 $250^{\circ}C$ 이하에서 전환되고 셀룰로오스의 경우 $250^{\circ}C$이하에서는 거의 전환되지 않지만 $250^{\circ}C$와 $300^{\circ}C$ 사이에서 급격한 전환율의 증가가 나타났다. 생성물은 주로 방향족류와 페놀류이며, 특히 리그닌의 아세톤 상 가용매 분해의 경우 $300^{\circ}C$에서의 메톡시 페놀류가 가장 많이 얻어졌다. $400^{\circ}C$이상의 반응에서는 메톡시기가 없는 methyl-, dimethyl-, trimethyl-, phenol 류가 생성되는 것으로 나타났다. 이것은 메톡시기를 제거시킬 만한 에너지가 $350^{\circ}C$ 이상에서 공급되는 것으로 사료된다.
본 논문에서는 최근 목질계바이오매스를 원료로 한 수송용(transportation) 바이오연료의 국제적 상용화 기술의 흐름과 산업체 동향에 대하여 조사하였다. IEA, Bioenergy Task 39에서 집계한 수송용 바이오연료 관련 산업체에서 목질계 원료를 사용하는 산업체는 93개 업체였고, 그중에서 Commercial type의 산업체를 기준으로 생화학적 전환기술을 채택한 업체는 전체의 84%로 나타나 생화학적 전환공정이 목질계 바이오연료 분야의 주류 기술인 것으로 밝혀졌다. 생화학적 전환공정을 채택한 Commercial type 산업체의 주요 생산품은 바이오에탄올로서 연간 약 115만 5천 톤, 바이오오일은 약 12만 톤으로 전 세계의 수송용 연료에 혼입목표량을 대체하기에 매우 부족한 상황인 것으로 밝혀져 수송용 바이오연료 시장은 기술과 규모 면에서 기술개발과 상용화 노력이 더욱 요구됨이 시사되었다. 또한 pilot type의 산업체에서 생화학공정 및 열화학공정기술을 활용한 실험적 생산이 다수 진행되고 있어, 향후 목질계 원료에 의한 액체바이오연료 기술이 다양하게 실용화될 가능성이 큰 것으로 시사되었다.
Biomass derived jet fuel is proven as a potential alternative for the currently used fossil oriented energy. The efficient production of jet fuel precursor with special molecular structure is prerequisite in producing biomass derived jet fuel. We synthesized a new jet fuel precursor containing branched $C_{15}$ framework by aldol condensation of furfural (FA) and ethyl levulinate (EL), where the latter of two could be easily produced from lignocellulose by acid catalyzed processes. The highest yield of 56% for target jet fuel precursor could be obtained at the optimal reaction condition (molar ratio of FA/EL of 2, 323 K, 50 min) by using KOH as catalyst. The chemical structure of $C_{15}$ precursor was specified as (3E, 5E)-6-(furan-2-yl)-3-(furan-2-ylmethylene)-4-oxohex-5-enoic acid ($F_2E$). For stabilization, this yellowish solid precursor was hydrogenated at low temperature to obtain C=C bonds saturated product, and the chemical structure was proposed as 4-oxo-6-(tetrahydrofuran-2-yl)-3-(tetrahydrofuran-2-yl)-methyl hexanoic acid ($H-F_2E$). The successful synthesis of the new jet fuel precursors showed the significance that branched jet fuel could be potentially produced from biomass derived FA and EL via fewer steps.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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