[논문자료] 하수슬러지 유래 액상 바이오연료화 기술 및 연료 특성

[논문자료] 하수슬러지 유래 액상 바이오연료화 기술 및 연료 특성

---

 

안녕하세요.

We Make Your Idea Possible! 일신오토클레이브입니다.

 

 

지난주, 핵폐기물 처리를 위한 벤토나이트 완충재 블록의 성형특성과 관련해 CIP(냉간정수압프레스)를 소개해 드린 바 있죠? 이번 주에는 그와 비슷한 맥락으로 2탄! 또 하나의 폐기물이라 할 수 있는 하수 슬러지에 대한 이슈를 가져왔습니다. 하수 슬러지는 하수 처리 과정에서 생기는 침전물인데요, 우리가 배출한 생활 폐수들을 정수하는 과정에서 꼭 나오게 되는 폐기물이니 알아두면 더욱 좋겠죠?😉

 

 

---

 

 

전 세계적으로 화석연료를 기반으로 하는 연료의 환경오염과 인간에 미치는 영향에 대한 인식이 커지면서 바이오매스로부터 얻어지는 지속 가능한 연료에 대해 많은 관심을 갖고 많은 연구가 진행되고 있다. (중략) 특히, 하수슬러지는 하수처리시설의 증가와 배출수의 품질 향상 등으로 꾸준히 증가하는 추세에 있으며 2012년 런던협약 발효에 의해 해양배출이 전면 금지됨에 따라 하수슬러지를 재활용하려는 노력을 하고 있다.

 

하수슬러지를 에너지 또는 연료화할 수 있는 열화학적 처리 방법은 하수슬러지를 처리하는 가장 효과적인 방법으로 여겨지고 있다. 열화학적 공정은 연료의 부피를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 고에너지를 포함하는 연료로 전환할 수 있다. 일반적으로 하수 슬러지를 이용하여 액상 바이오연료를 생산하는 열화학적 방법으로는 크게 열분해, 에스테르 전환, 초임계 반응으로 나눌 수 있다. (중략) 초임계 반응은 하수슬러지를 용매의 초임계 조건하에서 반응시켜 액상 바이오연료를 생산하는 방법이다.

 

출처: https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO201820765441372

 

하수슬러지는 고형물들이 정화되지 않은 물에 분산되어 있는 형태를 말하며 일반적으로 수분은 고형물에 비해 많으며 하수슬러지에 있는 고형물들은 유기물(단백질, 탄수화물, 지방, 유지 등)과 무기물(금속들), 미생물들이 복잡하게 혼합되어 있다. 건조 슬러지는 하수슬러지를 탈수한 상태로 수분이 80% 정도 포함된 슬러지이며 유기물 성분들을 포함하고 있어 높은 발열량을 나타내기 때문에 고형 연료로 사용이 가능하다.

 

열화학적 공정을 통해 바이오매스를 CO2, H2O, 액상 바이오연료로 생산하는 초임계 공정은 용매의 초임계 상태인 400 ℃, 35 MPa에서 운전하고 생산된 액상 바이오연료는 업그레이딩을 통해 수송용 연료, 윤활유, 화학제품으로 전환할 수 있다. 초임계 반응으로 생산된 액상 바이오연료의 수율은 바이오매스 건조 기준으로 40wt% 정도로 에너지 전환율은 80%에 달한다.

 

초임계 공정에서 가장 큰 장점은 바이오매스에 포함되어 있는 수분을 제거하지 않고 활용할 수 있다는 점이다. 초임계 상태의 수분은 극성에서 비극성으로 변화되고 비극성의 유기물이 물에 대한 용해도가 증가하게 되어 반응이 유리해지기 때문에 수분의 영향이 없게 된다.

 

[논문]하수슬러지 유래 액상 바이오연료화 기술 및 연료 특성

  

 

---

 

 

위의 논문에 따르면 초임계 공정을 통한 액상 바이오연료는 하수슬러지에 포함된 수분을 제거하는 공정이 필요치 않아 에너지 소비가 적고, 초임계 반응에서 생성되는 수소에 의해 탈산소 반응을 일으켜 산소함량이 다른 반응에 비해 낮은 특성을 보인다고 합니다. 바이오매스를 활용한 다른 기술들은 석유계 연료에 비해 산소함량이 높아 발열량이 낮고 탈산소 공정을 통해 산소를 제거해야 한다는 점을 고려해 보면 꽤 매력적인 장점이죠?

 

또한 하수슬러지는 에너지원의 다양화 및 에너지 안보 차원에서 기존의 바이오매스를 대체할 수 있는 국산 원료지만 아쉽게도 그 사용이 고형연료에 한정되어 있다고 해요. 관련 법이나 품질 기준 등이 명확히 정해지지 않았기 때문인데요, 매년 그 발생량이 증가하고 있는 만큼 세부적인 정의가 더욱 시급할 것으로 보이네요.

 

 

---

 

 

오늘은 이렇게 하수슬러지의 바이오 연료화에 대해 알아보고 그중에서도 초임계 기술을 이용한 방법에 집중해 봤는데요, 일신오토클레이브는 초임계 기술을 활용한 수산화, 건조, 탈지, 발포 장비 및 초임계 이산화탄소 추출 장비 등 다양한 라인업을 갖추고 있으니 아래의 링크를 참고해 보시면 더욱 좋을 것 같습니다! 제품 관련 문의는 언제나 환영인 거 아시죠?🤗

 

소재부품장비 글로벌 강소기업 | 일신오토클레이브

초임계 수산화

 

---