본 연구는 바이오에탄올을 생산하고자 목질계 바이오매스의 효소당화에서의 반탄화의 영향을 비교분석하였다. 전처리로서, 목질계 바이오매스의 반탄화는 무산소 조건에서 $250{\sim}350^{\circ}C$의 온도로 시행되었다. 또한 비이온성 계면활성제인 Tween-80을 첨가하여 반탄화로 인한 소수성변환에 대처하여 당화효율을 높이기 위한 실험을 진행하였다. 그 결과, 반탄화 전처리한 바이오매스를 효소당화한 후 글루코즈 생산량이 전처리하지 않은 바이오매스의 글루코즈 생산량보다 높았다. 그리고 Tween-80의 첨가하여 효소당화하였을 때 당 전환율이 더 높았다. 이로 인해 반탄화를 목질계 바이오매스의 전처리로 적용할 수 있으며 Tween-80을 첨가하였을 때 효소당화에 영향이 있다는 것을 알 수 있었다.
The catalytic steam reforming of woody biomass tar and soot to convert a synthetic gas containing hydrogen was investigated by using a bench-scale biomass gasification system. One commercial nickel-based catalyst, Katalco 46-6Q, and two different kinds of natural minerals, dolomite and olivine, were tested as a reforming catalyst at various reforming temperatures. The reaction characteristics of woody biomass tar were also investigated by TGA at a variety of heating rates. With all three catalysts conversion efficiency of tar and soot increased at increasing temperature. The reforming of tar and soot in the synthetic gas induce the increase of combustible gases such as $H_2$, CO and $CH_4$ in the product gas. The nickel-based catalyst showed a higher tar and soot conversion efficiency than mineral catalysts under the same temperature conditions.
In the present study, biomass pyrolysis was done using five different kinds of catalysts with change in the support species and their compositions. Ni was loaded on alumina, ceria and alumina-ceria supports using co-precipitation method. In all the catalysts, 30wt% of nickel was loaded on the support materials. The paper used in daily writing purposes was taken into account as biomass sample. In the experiment, 19 of biomass was mixed with o.1g of each catalyst separately. Thermogravimetric analysis (TGA) was performed with all the catalysts diminished the initial degradation temperature of paper biomass sample considerably. During the pyrolysis process, the temperature was raised from room temperature to $800^{\circ}C$ with the heating rate of $10^{\circ}C$/min in the furnace. The cumulative $H_2$ volume had reached the best value of l4.02ml with the Ni/$Al_2O_3-CeO_2$ 30wt%/(50wt%-50wt%) catalysts. In presence of all the catalysts, the highest amount of $H_2$ was produced at $800^{\circ}C$, 10min. of residence time.
최근 미국 에너지 시장에서 수송용 바이오연료 생산과 바이오매스자원으로부터의 원료공급 가능성 등에 대하여 조사 연구되었다. 미국의 국가에너지정책의 1차 목표는 수입원유에 대한 의존을 줄이고 다양한 국내자원으로 에너지생산을 증가시키는 것으로 2030년에는 현재 수송용 에너지의 20%를 바이오연료로 대체할 목표이다. 정책적으로 청정공기법령(Clean Air Act), 연방청정연료(Federal Clean Fuel) 프로그램 및 American Jobs Creation Act를 통하여 바이오연료 사용을 증가시키는 노력을 하고 있다. 에너지 원료로서 산림바이오매스는 년간 3억 6800만 dry tons, 농업에서 얻어지는 원료는 현재의 BT기술을 이용한 작물품종 및 경작기술 개발, 농지사용 변화를 기반으로 했을 때 년 간 총 9억 9800만 dry tons이고 이중에서 목질계 바이오매스는 8억 1800만 dry tons이다 현재의 농업상황에서 생산되는 량의 5배에 해당하는 바이오매스 공급가능성이 예측되었다.
Recently, many researches on the biomass of the agricultural and livestock wastes are being conducted in several respects. The use of biomass is of benefit to the curtailment of oil import, environmental pollution decrease, global warming mitigation and so on. And, in the agricultural sphere, making use of agricultural byproducts can contribute to the revitalization of the agricultural industry and rural community. In other words, making new products or energy by using biomass have a possibility to be developed as a new industry. The industry can create new businesses and job opportunities for rural dwellers. Also, major 3 positive effects of market formation for the agricultural wastes, increase of the idle land use and creation of the new business are expected. However, the use of biomass may be difficult to secure a proper right as a market good in the autonomic market economy. It is necessary to establish or amend related laws or systematic tools for the revitalization of the biomass use. Also, it is required for the government to bear partial costs of the facilities and others in the beginning stage.
Recently, the development of renewable energy sources in Korea has been needed due to climate change. One of powerful alternative energy resources to mitigate emission is to switch conventional fuels to renewable energy, such as bioenergy. In this study, current status of bioenergy conversion technology and its supply in Korea was investigate. Based on theoretical, technical and realizable potential of biomass in Korea, the amount of reduction of green house gases was estimated. The results shown that the contribution of biomass on 2020 reduction target of green house gases emission in power generation was $513,000\;tCO_2/yr$ and utilization ratio of technical potential of biomass was 6.4%. For the effective supply of bioenergy in Korea, more exact estimation of realizable potential of biomass in Korea and stable supply sources are needed.
바이오에너지는 화석연료의 소비를 감소시키는 기회를 제공한다. 태양, 바람, 수력발전 및 지열, 그리고 바이오매스 자원으로부터 생성된 에너지는 재생이 가능하다. 대부분의 바이오에너지들은 태양으로부터 직 간접적으로 생산되기 때문에 화석연료와 달리 신재생에너지의 충분한 공급이 가능하다. 또한 바이오에너지의 이용은 환경적인 측면 뿐 아니라 정치, 경제적으로 이익을 제공한다. 바이오에너지는 이산화탄소의 순증가가 없고 무공해의 에너지 형태를 제공하는 해양 자원으로부터 생산 될 수 있다. 본 총설에서는 지구의 약 75%가 바다로 이루어져 있음을 고려해 볼 때 바이오에너지 생산을 위한 해양 바이오매스의 잠재력에 대해 검토한다.
본 연구에서는 대체에너지로서의 바이오매스에너지원의 정의와 특성 등을 살펴보고, 국내에서의 바이오매스 에너지원의 잠재력과 이용가능성에 대해서 검토하였다. 특히 임지잔재, 간벌재 등의 목질바이오매스는 자원량이 풍부하고, 임업 임산업의 활성화와 인공림의 간벌작업을 촉진하여 산림의 공익적 기능을 증대시킬 수 있는 에너지 자원으로서, 앞으로 지속적인 산림관리를 위한 새로운 임업의 과제가 될 것으로 판단된다.
본 연구는 우리나라에서 가장 널리 분포하는 활엽수종인 신갈나무에 대해 흉고직경과 수고 인자를 이용하여 신갈나무의 지상부 및 지하부 바이오매스 상대생장식을 유도하였고, 임분의 바이오매스와 에너지량을 추정하였다. 20-60년생 신갈나무림에서 총 18본의 표본목을 선정하여 벌채하였고, 흉고직경, 수고, 연령, 각 부위(수간, 변재, 심재, 수피, 가지, 잎, 뿌리)별 바이오매스를 측정하였다. 지상부의 각 측정인자들과 지하부 바이오매스 사이에는 높은 상관관계가 나타났다. 지상부 바이오매스의 상대생장식은 $log\;W_A\;=\;1.469\;+\;0.992\;log\;D^2H\;(R^2 =0.99)$, 지하부 바이오매스의 상대생장식은 $log\;W_R\;=\;1.527\;+\;0.808\;log\;D^2H\;(R^2\;=\;0.97)$로 추정되었다. 변재, 심재, 수피, 잎, 뿌리의 평균 에너지량(건중량 기준)은 각각 19,594J/g, 19,571J/g, 19,999J/g, 20,664J/g, 19,273J/g으로 측정되었다. 본 연구 결과는 흉고직경과 수고 인자를 가지고 20년생부터 60년생 신갈나무 임분의 바이오매스와 에너지량을 추정하는데 이용될 수 있다.
Marine biomass is considered an important substrate for anaerobic digestion to recovery energy i.e. methane. Nevertheless, marine biomass has attracted little attention by researchers compared to terrestrial feedstock for anaerobic digestion. In this study, biochemical methane potential (BMP) test was used to evaluate generation of renewable energy from starfish. A cumulative biogas yield of $748{\pm}67mL\;g^{-1}VS^{-1}$ was obtained after 60 days of digestion. The cumulative methane yield of $486{\pm}28mL\;CH_4\;g^{-1}VS^{-1}$ was obtained after 60 days of digestion. The methane content of the biogas was approximately 70%. The calculated data applying the modified Gompertz equation for the cumulative $CH_4$ production showed good correlation with the experimental result obtained from this batch study. Since the result obtained from this study is comparable to results with other substrates, marine biomass can be co-digested with food waste or swine wastewater to produce $CH_4$ gas that will help to reduce the gap in global energy demand.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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