디젤엔진 대체연료 "바이오디젤"

[포레코]

• 바이오디젤은 석유디젤 오일과 점도가 유사한 호박색 식물성 기름으로 바이오디젤은 비인화성이며, 석유디젤처럼 폭발성
• 이 없고, 인화점은 석유디젤의 경우 337K에 비해 바이오디젤은 423K로 훨씬 높다. 바이오디젤 오일은 석유디젤과 달리
• 생분해성 물질이며, 비독성이고, 연료 연소 시에 배출물과 독성물질을 획기적으로 줄인다. 현재 바이오디젤 오일은 세계적
• 으로 그 사용처가 광범위하므로 석유디젤보다 다소 비싸다. 현재 세계 전체적인 식물성 기름과 동물성 지방은 액체연료를
•  대체할 만큼 충분하지 않으며, 연료 공급능력은 최대수요의 약 20~25%에 불과하다.
• 식물성 기름의 메틸에스테르(BD)는 다른 신 재생에너지와 청정 엔진 대체연료로 몇 가지 장점을 지니고 있다. Mono
• alcohol인 메탄올은 통상 알칼리 촉매 존재 하에 트리글리세리드(triglyceride)의 에스테르 변환반응에 이용된다. 유럽에
• 서는 유채 씨에서 생성된 바이오디젤을 많이 사용하며, 미국에서는 콩으로 만든 바이오디젤이 많이 사용된다.
• 메탄올은 가격이 저렴하므로 통상 에스테르 교환반응에 사용되는 알코올이나, 메탄올보다 환경 측면에서 에탄올이
• 에스테르 교환반응에 선호되는 알코올이다. 이는 에탄올은 농산물로부터 생산되며, 재생 가능하고, 생물학적으로 환경에
•  나쁜 영향을 덜 주게 된다. 산업 분야에서는 통상 반응속도가 빠른 알칼리 촉매를 사용한 에스테르화공정을 사용한다.
• 자동차연료로 사용할 수 있는 알코올은 메탄올(CH3OH), 에탄올(C2H5OH), 프로판올(C3H7OH), 부탄올(C4H9OH)이며,
• 이들 중 메탄올과 에탄올 두 종류만 경제적으로 내연기관(ICEs)의 연료로 사용하기에 적합하다. 메탄올은 여러 가지
• 제조방법이 있으며, 통상 목재, 석탄, 천연가스, 석유가스에서 생성된 액체를 증류하여 생산한다.
• 에탄올은 주로 바이오매스의 생물학적인 전환에 의해 생산되며, 석유 및 석탄의 합성반응에 의해서도 생산된다.
• 메탄올 제조법 : 메탄올은 목질 알코올(wood alcohol)이라고 부르며, 반응성이 좋아 그간 바이오디젤 생산에 사용되었으
• 나, 현재 이 같은 전통적인 방법으로 메탄올을 생산하지 않고 있다. 메탄올을 자동차연료로 사용하게 된 것은 석유파동 이
• 후이며, 유용성과 가격이 저렴했기 때문이다. 휘발유 제조업자들은 휘발유에 메탄올을 과도하게 혼합함으로써 휘발유와
• 메탄올 혼합연료의 개발 초기에는 많은 문제가 발생하였다. 많은 실험을 통하여 자동차, 트럭, 버스 등의 수송연료로 메탄
• 올 혼합 비율을 85~100%(vol)까지 사용할 수 있다는 사실이 밝혀졌다.
• 1920년경, 현대적인 메탄올 생산기술이 개발되기 이전엔 메탄올은 목재와 숯 제조 시에 동시에 생산되므로, 이를 목질 알
• 코올이라 부르게 되었다. 현재 전 세계적으로 메탄올 제조방법은 합성가스, 천연가스, 정유공장 부생가스, 석탄 및 석유에
• 서 생산된다. 합성가스에서 메탄올 합성시의 화학반응식은 2H2 + CO → CH3OH ----(1)로, 석탄이나, 천연가스 중 합성가
• 스 H2/CO 비율이 일정하며, 천연가스를 이용하여 메탄올을 합성하는 공정에는 NiO, Cu/ZnO, Cu/SiO2, Pd/SiO2 및
• PdZnO 등의 여러 가지 촉매가 사용된다.
• 바이오매스자원 역시 메탄올 생산에 이용될 수 있다.
• 목재 열분해(pyrolysis)에 의해 얻어지는 목재건류(pyroligneous) 산성 용액에는 약 50%의 메탄올, 아세톤, 페놀 및
• 수분을 함유하고 있다. 재생에너지자원으로서의 바이오매스는 메탄올 공급원료로 공해 배출물을 발생하지 않는다.
• 생산 제품의 전환율은 고체 폐기물 1톤당 185kg의 메탄올이 생산되며, 현재 메탄올은 주로 천연가스에서 생산되고 있다.
•  
• 목재 폐기물 또는 쓰레기를 이용한 부분 산화반응에 의하여 합성가스를 생산한 후 촉매 존재 하에 고온, 고압반응에서
• 메탄올이 합성되며, 이를 바이오메탄올(bio-methanol)이라 부른다. 이 방법으로 1톤의 원료당 100 갤런의 메탄올을 생산
• 할 수 있다. 현재 천연가스 가격이 너무 싸서 재생 메탄올은 천연가스 메탄올에 비해 가격 경쟁력이 떨어진다.
• 그러나 세계 각국은 재생자원의 실용화를 위해 기술개발을 계속 추진하고 있다.
• 석탄에서 메탄올 생산은 장래 매우 중요한 액체연료 공급원으로 기대된다. 석탄가스화에 의해 합성가스(syngas)를 생산
• 하여, 이때 H2/CO의 비율은 2~1을 유지하고, 고압 촉매반응장치에서 메탄올을 합성한다. 합성가스 중에 일부 수소는 연료
• 전지원료로 공급된다. 탄소를 함유한 물질의 열분해 및 가스화에 의한 메탄올 생산의 타당성 검토를 위한 대형 시범공장이
•  여러 곳에서 시험 운전되고 있다.
• 에탄올 제조방법 : 에탄올은 곡물 알코올이라 부른다.
• 메탄올에 비해 반응성이 떨어진다. 에탄올은 곡물의 전분의 발효에 의해 생산된다.
•  최근 미국에서는 에탄올 생산을 위해 옥수수 대를 분쇄하여 분말을 만들어 끌인 후에 액체로 만든다.
• 브라질에서는 1925년 이후 에탄올을 연료로 사용하여 왔으며, 최근에는 사탕무와 당밀로부터 에탄올을 생산하고 있다.
• 일반적으로 사탕수수 1톤당 에탄올 72.5리터를 생산하며, 현대적인 경작방법에 의해 농경지 1헥타르당 약 60톤의 사탕수
• 수가 수확된다. 에탄올은 바이오매스에 의해서도 생산할 수 있으며, 이 경우 석유 소비를 줄이고, 환경문제를 완화시킬 수
• 있다. 에탄올과 휘발유의 혼합연료인 가소올(gasohol)은 세계 여러 곳에서 사용량이 증가하고 있다. 이 같은 현상은 국내
•  재생자원을 활용함으로써 석유 수입을 줄이고, 공해문제와 지구온난화문제를 완화시킬 수 있기 때문이다.
• 수소 제조방법 : 수소는 여러 가지 제조방법이 있으며, 주로 천연가스-수증기 개질방법(natural gas steam-reforming)이
•  95%로 가장 많이 사용된다. 천연가스-수증기 개질공정은 Ni 촉매 하에서 1,125K, 2.5MPa에서 흡열반응에 의해 합성가스
• (CO+H2)를 생산하며, 이는 수성가스반응에 의해 추가적인 수소를 생산한다. 또한 석탄의 가스화반응에 의해서도 수소를
• 생산할 수 있다.
• 
  CH4 + H2O → CO + 3H2 ----------(2)
  CO + H2O → CO2 + H2 ----------(3)
  Coal + H2O → CO + H2 -----------(4)
• 바이오매스 원료로부터 재생 수소 생산은 활성탄 등의 부산물을 생산함으로써 천연가스 개질공정에 의한 수소 생산과의
•  경쟁력이 요구되고 있다. 바이오매스에 의한 수소 생산 수율은 매우 낮으며, 바이오매스 수소 전환율은 16~18%에
• 불과하다.

 고객센터 02-2636-9807  FAX 02-2636-9802 

더자세한정보를원하시면 (주)포레코 까페를 이용하시면 됩니다 

까페주소  http://cafe.daum.net/foreco 를 클릭 하세요