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하수 처리를 통한 미세조류 바이오매스의 열수 탄화: 산 전처리의 영향

2025-08-12 04:52
하수에서 자란 미세조류 바이오매스의 열수 탄화(HTC)는 고형 연료인 하이드로차를 생산하는 매력적인 방법입니다. 그러나 바이오매스로부터 에너지 회수를 향상시키기 위해 HTC 최적화가 필요합니다. 가능한 전략 중 하나로 산세척을 통한 바이오매스 전처리가 탄소 함량을 증가시키기 위해 흔히 적용됩니다. 이 전처리의 효과는 바이오매스가 부정적인 변화를 겪고 하이드로차의 특성에 영향을 미칠 수 있으므로 추가 연구가 필요합니다. 따라서 본 연구에서는 돼지 하수에서 자란 세 개의 바이오매스 샘플을 염산(HCl) 용액으로 세척한 후 170 °C에서 10분 간 HTC 처리했습니다. 전처리에 의해 원래 바이오매스의 회분 함량이 15.9-38.6%에서 산세척 후 바이오매스에서는 9.8-10.7%로 감소했습니다. 이러한 감소는 단백질 함량의 두 배 증가를 동반했습니다. HTC 과정에서 산 전처리는 반결정 구조의 형성을 촉진했습니다. 이는 전처리를 하지 않은 하이드로차에 비해 높은 발열량(최대 22.0 MJ/kg)과 에너지 회수율(최대 68.2%)을 가진 하이드로차를 생성했습니다(비교: 최대 13.1 MJ/kg 및 57.2%). 긍정적인 측면에도 불구하고, 산 전처리된 바이오매스의 HTC는 하이드로차의 N 및 S 함량을 증가시켜(61.4-70.7 g·N/kg 및 5.9-6.5 g·S/kg) 전처리를 하지 않은 바이오매스로부터 유래된 하이드로차(33.7-46.5 g·N/kg 및 4.5-4.6 g·S/kg)와 비교할 때 연료로 사용 시 온실가스 배출 위험을 야기합니다. 따라서 바이오연료 생산을 위한 조류 바이오매스의 산 세척 전처리의 장점과 단점은 전체 과정에 대한 통합 분석을 통해 각 사례에 맞게 평가해야 합니다. 실제 미세조류 바이오에너지 환경에서 실현 가능성 결과를 제공하기 위해 생애 주기 및 기술경제 분석, 특히 대규모 적용을 고려한 분석이 필요합니다.