폐기물 제로에 도전하는 바이오디젤 산업

[포레코]

전 세계 화석 연료 고갈 및 온실가스 배출에 대한 우려는

다양한 형태의 청정 연료 개발을 촉진시키고 있다.

옥수수에서 얻는 에탄올은 청정 연료 중 하나로 많은

관심을 끌고 있다. 바이오디젤(biodiesel) 업계는 폐기물과

식물로부터 연료를 압착하는 방법을 이용한 석유를

근간으로 하는 디젤을 친환경 대체 연료로 전환할 수

있기를 염원하고 있다.(본문+기사작성자 의견)

과학자들은 칠면조 내장 또는 식용에 부적합한 식물 등과

같은 불필요한 자원으로부터 연료를 얻을 수 있는 다양한

 방법을 연구해왔고, 이로 인해 바이오디젤 업계는 새로운

 폐기물 문제에 직면하게 됐다. 글리세린(glycerin, glycerol)

이 폐기물로 엄청난 속도로 쌓여가고 있다. 바이오디젤 연료

1갤런을 생산하는 데 0.8 파운드(pound, lb)의 글리세린이

 생성된다.

전 세계 과학자들은 폐기용 글리세린으로 이윤을 창출할 수

있는 물질로 전환하는 방법을 찾기 위해 고심해왔다.

 폐기되는 글리세린을 이용하여 새로운 물질로 전환하는

방법은 크게 두 가지로 나뉜다. 다음은 각각의 방안에 대한

구체적인 사례를 제시하고 있다.(참조 URL1+기사작성자 의견)

첫 번째 방법은 전통적인 화학적 공정을 이용하는 것이다.

이 방법은 촉매 반응(catalyze reaction)을 이용하여 글리세린을

 다른 화학물질로 분해하는 공정을 이용한다.(참조 URL1)

미주리대학(University of Missouri Columbia) 화학공학자인

 Galen Suppes는 글리세린을 화장품, 식품, 의약품, 무독성

부동액 등으로 이용되는 프로필렌글리콜(propylene glycol)로 전환시키는 데 성공했다. Suppes는 글리세린에서 히드록시기

(hydroxyl group, -OH기)를 제거하여 프로필렌글리콜을 얻을 수 있다는 데 착안하여 기존 전환 과정을 개선시키는 연구에

착수했다.

처음에 연구는 글리세린과 프로필렌글리콜을 혼합하여 부동액을 만들어 내는 데 초점을 맞추었다. 그러나 산업계는 보다

 높은 순도를 요구하고 있어 순도를 높이는 작업을 필요로 하게 됐다. 현재 연구팀의 과정은 99.8%의 순도를 달성하게 되어

산업용 공급 재료나 부동액으로 이용될 수 있었다. 이로써 부동액인 에틸렌글리콜(ethylene glycol)을 보다 환경친화적인

물질로 대체할 수 있게 됐다고 Suppes는 전했다.

재생 가능한 대체 물질을 제조하는 공정에 대한 특허는 워싱턴에 본사를 두고 있는 Senergy Chemical사가 획득했다. Senergy

의 CEO인 Mark Tegen은 2007년 말부터 프로필렌글리콜 생산에 착수할 계획이라고 밝혔다.

두 번째 방법은 생물학적 변환(biological conversion)을 이용하는 것이다. 이 방법은 미생물을 이용하여 유용한 물질을

제조하는 것이다. 다수의 의약품이 생물학적 변환 방법으로 제조되며, 생물학적 응용을 통하여 화학 공정 산업은 더욱 환경

친화적인 공정으로 전환되는 동시에 비용은 낮출 수 있게 됐다.(참조 URL1)

라이스대학(Rice University) 연구팀은 글리세린을 발효시킬 수 있는 박테리아를 이용하여 에탄올을 제조하는 방안을 제시했다.

 연구를 주도한 라이스대학 화학생물공학과 조교수인 Ramon Gonzalez은 대장균(E. coli)을 이용하여 글리세린을 에탄올로

전환하는 데 성공했으며, 이 공정이 매우 효율적이라고 밝혔다. 연구팀은 옥수수를 이용하여 에탄올을 생산하는 방법에 비교

하여 새롭게 제안된 방법이 약 40% 가량 운영비용을 낮출 수 있다고 밝혔다.(참조 URL1)

Gonzalez는 바이오디젤 산업의 급속한 성장이 글리세린 공급 과잉을 초래했으며, 지나친 공급 과잉으로 일부 바이오디젤

제조사들이 글리세린을 판매하지 못하고 폐기해야할 처지에 직면했다고 밝혔다. Gonzalez는 혐기성 발효(anaerobic

fermentation)라고 알려진 무산소 공정이 생물학적 전환을 위하여 가장 경제적이며 광범위하게 이용될 수 있는 공정이라고

지적했다.(참조 URL1)

국립 바이오디젤 위원회(National Biodiesel Board) 기술책임자인 Steve Howell 역시 글리세린이 바이오디젤 산업에서

큰 이득을 가져올 것이라고 지적했다.

바이오디젤 산업의 유망성과 함께 부산물로 발생하고 있는 글리세린은 또 다른 형태의 폐기물로 업계의 경제적 생산성

증진에 걸림돌로 작용해 왔다. 그러나 골칫거리로 여겨졌던 글리세린은 다양한 공정을 통해 새로운 기회를 모색할 수

있게 됐다. 특히 폐기물의 이용이 효율적인 자원의 이용과 일맥상통한다는 점을 고려하면 촉매 반응을 이용하는 공정과

생물학적 전환을 이용하는 공정은 모두 지속적인 개선을 거쳐 새로운 산업 형태로 자리 잡게 될 것이다. 두 가지 방안을 통해

바이오디젤 산업이 폐기물 제로를 실현한다면 지금까지의 급속한 성장을 능가하는 새로운 가능성을 제시할 수 있을 것이다.

향후 바이오디젤 업계는 바이오디젤의 생산 뿐 아니라 부산물을 활용할 수 있는 시설을 구비하여 윈윈 전략을 구사할 수

 있을 것이다.

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