농장 폐기물을 유용한 바이오연료로 변환하기 위한 연구

바이오연료(Biofuel)의 비용절감을 위해서는 바이오 화학물질 생산과 같이 추가적인 가치를 부여하는 공정이 필요하다. 이와 관련하여 최근 한 연구는 브라질의 팜오일(Palm Oil) 생산 과정에서 발생하는 바이오매스(Biomass)를 활용하고자 한다. 바이오연료가 화석연료를 대체하는 지속가능한 자원이 되기 위해서는 아직 갈 길이 멀다. 극복해야 할 많은 사회적, 환경적 난관이 있으며, 경쟁력을 갖추기 위해서는 가격 하락이 이루어져야 한다. 바이오연료 생산공정을 경제적으로 실현가능하도록 만드는 한 가지 방법은 바이오리파이너리(Biorefinery)에서 바이오매스를 처리한 후 이를 화학산업에 활용할 수 있는 고부가 화학제품으로 변환하는 일이다. EPFL의 연구진은 브라질 팜오일 플랜테이션에서 발생하는 농업 부산물이 어떻게 바이오에탄올(Bioethanol)과 추가적인 화학제품 2종을 생산할 수 있는지를 Industrial Crops and Products 저널에 발표하였다. 화학제품 2종은 산업적으로 많이 사용되는 화합물인 푸르퓨랄(Furfural)과 바이오리파이너리에서 사용이 가능한 고체 연료인 리그닌(Lignin)이다. 팜오일 대추는 껍질 내에서 성장한다. 이를 수확한 후 압력을 가하면 기름을 추출할 수 있는데 요리, 화장품, 바이오디젤 생산 등에 활용된다. 이 과정 중에 남는 섬유질의 부산물은 일반적으로 폐기물로 인식되고 있다. 그렇지만 EPFL 바이오에너지및에너지기획연구그룹(Bioenergy and Energy Planning Research Group)의 Edgard Gnansounou와 Jegannathan Kenthorai Raman은 이러한 폐기물을 유용하게 활용할 수 있다고 설명한다. 이들은 "팜오일 생산과정에서 발생하는 부산물로 적어도 30여 개 이상의 고부가 생화학화합물을 만들 수 있다"고 말했다. 그렇다면 이러한 팜오일 부산물은 지속가능한 자원일까? 만약 그렇다면 어떤 종류의 화학물질로 변환할 수 있을 것인가? Gnansounou와 Kenthorai는 이러한 질문에 답변하기 위해 연구를 시작하였다. 이들은 팜오일 부산물의 조성을 분석하였고, 이를 변환하기 위한 화학공정을 최적화하였다. 이들 데이터는 바이오리파이너리에 적용되었을 때 환경적 영향 및 경제성을 평가하기 위해 활용될 예정이다. 연구진은 "팜오일 부산물로 할 수 있는 것이 단지 바이오에탄올을 생산하는 일이라면 화석연료 대비 경쟁력을 확보하기 어렵다. 그러나 추가적인 화학물질을 생산하기 위해 바이오리파이너리를 적용한다면 이익을 발생시킬 수 있으며, 이를 통해 바이오연료 가격을 낮출 수 있다"고 말한다. 그렇지만 이러한 방법으로도 오늘날 값싼 화석연료와 경제적인 면에서 경쟁이 어려울 수 있다. 현재의 바이오리파이너리는 청사진과 컴퓨터 모델링으로 존재한다. 이 기술이 성숙해지면 바이오오일 생산과 함께 왕겨(Rice Husk), 옥수수대, 밀짚과 같은 농업 폐기물에 가치를 부여할 수 있을 것이다. 기본적으로 농업 폐기물은 길고 짧은 사슬의 당 중합체(Sugar Polymer)와 분해가 어려운 리그닌을 갖고 있기 때문에 유사한 공정을 적용할 수 있다. 바이오연료 생산은 논란에서 벗어나기 쉽지 않다. 이들의 공급원료는 식량으로 사용되는 곡물과 직접적인 경쟁 관계에 있기 때문이다. 그러나 과학자들은 2세대 바이오연료가 비식용인 작물 부산물을 이용하기 때문에 이러한 이슈를 피할 수 있다고 말한다. 많은 국가에서 팜오일 생산이 산림 및 자생지 파괴와 연관되어 있는 반면 브라질은 정책을 통해 버려진 토지에 팜오일 플랜테이션을 하도록 권장하고 있다. 연구진은 2020년까지 재생가능 에너지원으로부터 10%의 수송용연료를 사용한다는 유럽연합(European Union) 목표와 바이오기반 화학물질에 대한 활용이 증가하고 있음을 인용하면서 앞으로 상업규모 바이오리파이너리는 큰 가능성을 갖고 있다고 밝혔다. 생산규모 확대 작업에는 농장, 플랜테이션 및 농산물 가공 지역에서 발생하는 바이오매스를 활용하는 지속가능한 해결방안을 도출하는 일과 바이오리파이너리에 적용된 공정 기술의 효율을 개선하는 일이 포함될 예정이다. Kenthorai는 "이번 연구는 농장에서 대량으로 발생하는 부산물에 경제적 가치를 부여하는데 도움을 준다. 바이오리파이너리의 개발은 농촌 경제를 부양하고, 부산물 수집, 수송 및 처리와 관련한 새로운 일자리를 창출하며, 농촌 이탈현상을 낮추는데 새로운 기회를 제공할 것으로 기대된다"고 말했다.

 

주)이화 http://ehwa21.co.kr/
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