석유를 대체할 수 있는 대체에너지원인 쓰레기

스페인 바스크대 화학공학과(UPV/EHU-University of the Basque Country`s Department of Chemical Engineering)의 Martin Olazar가 이끄는 연구팀은 바이오매스와 플라스틱, 타이어 등과 같은 다른 쓰레기 물질을 이용해 석유를 대체할 수 있는 원재료나 연료를 만들 수 있는 지속 가능한 리파이너리(refinery)를 개발 중에 있다.

원추형분출층(conical spouted bed)이 이 리파이너리의 고에너지 효율의 핵심이다. UPV/EHU의 화학공학자인 Martin Olazar는 이 재생가능한 정제시설에서 석유를 대신할 수 있는 대안을 만들기 위한 기본적인 프로세스를 디자인했다. Olazar 스스로가 지적한 바와 같이, 이 프로세스의 피할 수 없는 조건 중의 하나는 주변 환경에 해를 가하지 않아야 한다는 것이다. 이 연구자는 빠른 열분해(pyrolysis)를 이용해 원추형분출층을 만들고 다양한 쓰레기를 원료로 이용해 원재료 물질이나 연료를 만들어내는데 성공했다.

Olazar는 사용하는 쓰레기의 종류에 따라 두 개의 라인(line)을 만들었다: 하나는 바이오매스를 이용하는 것이고 다른 하나는 플라스틱, 타이어 및 이와 유사한 쓰레기들을 이용하는 것이다. 이 분출층의 첫 번째 라인은 우림(forest)으로부터 유래한 바이오매스와 농업용 쓰레기를 이용하는 것이다. Olazar에 따르면, 처리되는 양의 약 70%가 바이오 오일로 전환되며, 이는 1톤의 바이오매스를 이용하는 경우 700리터의 바이오오일이 생산된다는 것을 의미한다.

바이오 오일을 생산하기 위한 프로세스는 빠른 열분해에 기반을 두고 있다. 이에 대해 그는 "이것은 정말로 빠른 열분해다. 우리는 낮은 온도(500도)에서 20밀리초 만에 이들을 생산했다. 따라서, 고에너지 소비가 필요없다. 열분해가 일어나는 동안 바이오매스는 분해되고 생성되는 화합물을 빠른 속도로 추출된다. 매우 빠르게 열분해가 일어나기 때문에, 우리가 원하지 않는 부산물은 생겨나지 않는다"고 강조했다. 바이오매스가 분해될 때, 생겨나는 화합물은 추출되고 응축되어 바이오 오일이 만들어진다. 이것은 석유의 대체물로 이용될 수 있다.

연구자들에 따르면 만들어진 바이오 오일의 질(quality)은 석유의 그것에 비해 떨어지는데, 그 이유는 바이오 오일들은 산소를 포함하고 있기 때문이라고 한다. Olazar는 또한 이 기술이 석유 부산물(수소, 올레핀 파생물, 방향족화합물)을 만드는 데도 이용될 수 있다고 강조했다. 그는 또한 바이오 오일 프로세스가 바이오 디젤 프로세스에 비해 보다 더 효과적이라고 지적했다. 이에 대해 그는 "바이오 디젤을 만들기 위해서는 특별한 종류의 식물이 재배되어야 하고 그 중 작은 부분만이 이용될 수 있다. 사용되는 매스의 오직 10%만이 바이오 디젤로 이용될 수 있는 반면, 우리는 전체 식물 쓰레기를 이용해 70% 수득률을 올릴 수 있었다"고 말했다.

이 반응기는 이미 특허 출원되었으며 IK4-IKERLAN 연구센터와의 공동 연구를 통해 파일롯 시설이 작동 중에 있다. 이러한 바이오매스 프로젝트에 이어, Olazar는 다른 쓰레기(플라스틱, 타이어)를 이용해 유사한 물질을 만들어내는 프로젝트를 디자인했다. 이 프로젝트는 특히 타이어의 처리에 효과적이다. 이에 대해 그는 "빠른 열분해가 특별한 조건에서 수행된다면, 우리는 카본블랙(Carbon black)*과 같은 흥미로운 원재료 물질을 만들어낼 수 있다"고 말했다.

카본블랙은 타이어를 만들기 위한 원재료 물질이다. 이 재생가능한 정제 시설에서, 사용되는 타이어쓰레기의 30%가 카본블랙으로 전환된다. 카본블랙 이외에도 흡착제를 생산하는 데에도 이용이 가능하다. 마지막으로 Olazar는 이 시스템의 장점을 이것이 계속해서 작동할 수 있다는 점을 들었다. 그는 이에 대해 "이것은 매우 특별한 반응기다. 우리는 이에 대한 특허를 신청했으며 중간 크기의 시설에서 이를 시작하고자 한다"라고 덧붙였다.

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