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폐수 처리에서의 미세조류 바이오매스의 수열탄화 및 산전처리 효과

2025-08-12 04:53 | 추천 : 0 | 댓글 : 0
폐수에서 자란 미세조류 바이오매스의 수열탄화(HTC)는 고체 연료인 하이드로차를 생산하기 위한 매력적인 방법입니다. 그러나 바이오매스로부터의 에너지 회수를 강화하려면 HTC 최적화가 필요합니다. 가능한 전략 중, 산세척을 통한 바이오매스 전처리는 탄소 함량 증가를 촉진하기 위해 종종 적용됩니다. 이 전처리의 효과는 추가 연구가 필요하며, 바이오매스가 불리한 변화를 겪고 하이드로차의 특성에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다. 따라서 본 연구에서는 돼지 폐수에서 자란 세 가지 바이오매스 샘플을 HCl 용액으로 세척한 후 170 °C에서 10분 동안 HTC 처리를 하였습니다. 전처리는 원래 바이오매스의 회분 함량을 15.9-38.6%에서 산세척된 바이오매스의 9.8-10.7%로 감소시켰습니다. 이러한 감소와 함께 단백질 함량이 두 배로 증가하였습니다. HTC 동안 산 전처리는 반결정 구조 형성에 기여하였습니다. 이는 전처리가 없는 하이드로차보다 높은 발열값(22.0 MJ/kg까지)과 에너지 회수(68.2%까지)를 가진 하이드로차를 초래했습니다 (순서대로 최대 13.1 MJ/kg 및 57.2%와 비교). 긍정적인 측면에도 불구하고, 산 전처리된 바이오매스의 HTC는 하이드로차의 질소 및 황 함량을 증가시켰습니다(상대방 순서로 61.4-70.7 g·N/kg 및 5.9-6.5 g·S/kg) 산세척 하지 않은 바이오매스로부터의 하이드로차와 비교하여(33.7-46.5 g·N/kg 및 4.5-4.6 g·S/kg), 연료로 사용될 경우 온실가스 배출의 위험이 있습니다. 따라서, 바이오연료 생산을 위한 조류 바이오매스의 산세척 전처리의 유익한 효과와 바람직하지 않은 효과는 전체 과정의 통합 분석을 통해 각 경우 별로 가늠되어야 합니다. 특히 스케일업을 고려할 때, 라이프 사이클과 기술경제 분석이 실제 미세조류 바이오에너지 맥락에서 실현 가능성 결과를 제공하기 위해 사용될 수 있습니다.
Key Points
  • 산세척 전처리를 통해 원래 바이오매스에서 15.9-38.6%의 회분 함량이 9.8-10.7%로 감소했습니다.
  • 산세척 전처리 덕분에 하이드로차의 발열값과 에너지 회수가 크게 증가했습니다.
  • 산 전처리된 바이오매스의 HTC 결과, 하이드로차의 질소 및 황 함량이 증가하여 잠재적인 온실가스 배출 위험이 존재합니다.