액체 바이오 연료란? - 유형 및 응용

액체 바이오 연료란?

액체 바이오 연료는 승용차, 트럭, 선박, 비행기에 사용되는 것을 포함하여 가솔린, 디젤, 등유로 작동하는 모든 유형의 내연 기관에 대한 대체 연료를 제공합니다.

바이오 연료는 세 가지 방식으로 필수 요소로 전환됩니다. 화학약품을 사용하여 분해하는 화학공정, 열에너지를 사용하여 원료를 분해하는 열처리, 박테리아를 사용하여 원료를 분해하는 생화학적 공정입니다.

바이오 연료는 크게 고체 바이오 연료와 액체 바이오 연료로 나눌 수 있습니다. 고체 바이오 연료는 난방 및 조명 목적으로 오랫동안 사용되어 왔습니다. 고체 바이오 연료의 몇 가지 예에는 목재, 톱밥, 목탄, 농업 폐기물, 마른 거름 및 장작이 포함됩니다.

고체 바이오 연료는 일차 바이오 연료로도 알려져 있습니다. 한편, 액체 바이오 연료는 산업 및 자동차 분야에서 널리 사용됩니다. 일반적으로 사용되는 액체 바이오 연료 중 일부는 바이오 디젤, 바이오 에탄올, 바이오 가스, 바이오 부탄올 및 바이오 수소입니다. 바이오 연료에서 방출되는 에너지는 바이오 에너지로 알려져 있습니다.

 

액체 바이오연료의 유형

바이오에탄올

바이오 에탄올은 일반적으로 유망한 액체 바이오 연료 중 하나입니다. 작물에서 설탕을 발효시켜 쉽게 생산할 수 있는 재생 가능한 에너지원입니다. 발효 과정에서 필요한 당 에너지는 작물에서 나옵니다.

일반적으로 재배되는 작물은 옥수수, 밀 작물, 셔벗, 옥수수, 버드나무, 갈대 카나리아 풀, 제대풀입니다. 바이오에탄올의 생산공정은 다음과 같다.

첫 번째 단계는 밀링입니다. 여기서 기계식 분쇄기를 사용하여 곡물을 분쇄하여 전분 성분을 방출합니다.
이제 두 번째 단계에서 물과 효소가 첨가되고 가열되어 분쇄된 성분이 발효 가능한 당으로 전환됩니다.
이제 다시 으깬 재료를 효모를 사용하여 발효하고 얻은 설탕을 바이오에탄올과 이산화탄소로 더 전환합니다.
다음 단계는 생산된 바이오에탄올의 증류, 농축 및 세척입니다.
이 공정의 마지막 단계는 바이오에탄올의 건조 및 탈수이다.
바이오에탄올은 밀 곡물에서도 생산할 수 있습니다. 프로세스는 약자입니다.

밀은 철저히 청소됩니다. 이제 밀기울을 곡물에서 분리하는 분쇄기에 넣습니다.
두 번째 단계에서는 글루텐이 곡물에서 압착됩니다.
밀이 발효 탄수화물로 전환되도록 효소가 혼합물에 첨가됩니다. 다시 알코올로 발효될 수 있습니다.
발효 과정에서 이산화탄소와 알코올이 생성됩니다. 알코올 혼합물은 일반적으로 매시라고 합니다.
증류 과정을 통해 알코올은 매시에서 분리됩니다.
이제 개선 프로세스가 시작됩니다. 여기서 와인을 다시 세척합니다.
마지막 단계는 탈수 또는 알코올 건조입니다. 이 과정은 알코올에 있는 물의 양을 완전히 제거합니다. 최종 결과는 매우 높은 품질과 순도의 바이오에탄올입니다.

장점

재생 가능합니다! 에탄올은 충분한 수확량을 제공함으로써 재생될 수 있습니다.
국내 생산은 외국 화석 연료에 대한 의존도를 줄이고 농촌 농업 경제를 촉진합니다.
에탄올은 휘발유보다 더 깨끗하게 연소되어 온실 가스 배출량을 약 15% 줄입니다.
셀룰로오스 에탄올의 개선은 스크랩 목재와 같은 스크랩 셀룰로오스, 식품 부산물 및 스위치그래스와 같은 비식품 식물에서 에탄올 연료를 만들 수 있습니다.

 

단점

옥수수, 사탕무 및 사탕수수에서 얻은 에탄올은 식량 공급과 직접적으로 작용하여 다른 식품과 곡물을 먹인 육류의 가격을 높입니다.
재배된 에탄올 작물은 토양을 파괴하고 물 공급을 오염시킬 수 있는 독성 산업 농약을 사용합니다.
에탄올은 가솔린보다 에너지가 적기 때문에 연비가 15~30% 감소합니다.
현재 많은 양의 에탄올을 만들기 위해서는 더 많은 에너지가 필요합니다. 그러나 셀룰로오스 에탄올은 이를 해결하기 위한 '마법의 총알'이자 식품 경쟁의 딜레마가 될 수 있습니다.
고혼합물 또는 순수한 에탄올은 부식성이 있을 수 있으므로 작동하도록 설계되지 않았으며 부식 제한으로 인해 기존 송유관을 통해 운반할 수 없습니다.
큰 혼합물이나 정제된 에탄올로 작동하도록 표준 가솔린 엔진을 변환하는 데는 수백에서 수천 달러가 소요될 수 있습니다.

 

바이오디젤

바이오디젤은 의심할 여지 없이 재생 가능한 또 다른 액체 바이오디젤입니다. 이것은 폐 동물성 지방과 식물성 기름에서 쉽게 생성됩니다. 생분해성이며 연소 중 오염을 거의 유발하지 않습니다. 그리고 그것은 차량용 석유 디젤과 혼합될 수 있습니다. 식용유, 동물성 지방 및 농업 부산물은 바이오디젤을 만드는 데 사용되는 주요 성분입니다.

이러한 요소는 글리세린이 추출되는 화학 공정을 거칩니다. 글리세린을 제거하는 과정을 에스테르 교환 반응이라고 합니다. 이 반응의 최종 생성물은 일반적으로 바이오디젤로 알려진 메틸 에스테르와 비누 제조에 널리 사용되는 글리세린입니다.


이 바이오디젤은 개조가 거의 없이 디젤 엔진에 사용되고 있습니다. 바이오디젤 사용의 주요 매력은 그렇지 않으면 연료 파이프와 벽을 축적할 엔진의 먼지를 배출하는 데 도움이 된다는 것입니다. 이것은 차례로 차량의 효율성을 감소시키고 필터를 정지시킵니다. 바이오디젤의 에너지 양은 석유의 약 90%입니다.

장점

또한 재생 가능합니다! 충분한 식물, 조류 또는 박테리아 작물은 풍부한 바이오디젤 연료를 제공할 수 있습니다.
재활용됩니다! 시중에 나와 있는 많은 바이오디젤은 식용유에서 파생됩니다.
국내 생산은 외국 화석 연료에 대한 의존도를 줄이고 농촌 농업 경제를 촉진합니다.
배기관은 석유 기반 디젤과 비교하여 배기 가스를 줄이고 더 깨끗하게 연소하며 황을 포함하지 않아 이산화황 배출을 제거합니다.

 

단점

바이오디젤은 현재 생산 기반이 아직 대규모가 아니기 때문에 석유 디젤보다 상업적으로 생산하는 데 비용이 더 많이 듭니다.
바이오디젤은 추운 기후에 민감하고 온도가 떨어지면 겔화되어 연료 분사에 어려움을 일으킬 수 있습니다(비싼 엔진 개조로 설정할 수 있음).
많은 디젤 차량 엔진이 바이오디젤에서 최소한의 또는 전혀 수정 없이 작동할 수 있지만 바이오디젤은 표준 가솔린 엔진에서 작동하지 않습니다.
바이오디젤 생산은 식품 비용을 증가시키며, 둘 다 식품 작물에서 바이오디젤을 생성하는 데 사용되며, 조류 및 박테리아를 생산하기 위한 바이오디젤의 공급원료입니다.

 

바이오부탄올

바이오부탄올은 세 가지 바이오 연료 중 2차로 알려진 연료이지만 가장 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 바이오부탄올은 바이오디젤과 같은 동물성 또는 식물성 지방 대신 조류나 박테리아로 만든 이소부탄올이다.

표준 가솔린 엔진은 사전 엔진 개조 없이 바이오부탄올을 사용할 수 있습니다. 바이오부탄올은 대부분 유기 공급원료에서 설탕을 발효시켜 얻습니다.

바이오부탄올을 생산하는 가장 일반적으로 사용되는 방법은 바이오매스 공급원료에서 발견되는 단순당을 발효시키는 것입니다. 이 발효 과정의 부산물은 아세톤, 에탄올 외에 부탄올입니다.

바이오부탄올은 가솔린에 비해 탄소 배출량을 85% 크게 줄일 수 있어 가솔린과 에탄올의 혼합물인 가스 및 연료에 대한 보다 실용적인 대안이 됩니다.

매우 높은 농도에서 바이오부탄올은 비 가솔린 엔진 모델에 사용하기 위해 에탄올 대신 기존 가솔린과 혼합됩니다. 연구에 따르면 100% 바이오부탄올은 개조되지 않은 엔진에서 사용할 수 있습니다.

장점

또한 재생 가능합니다! 바이오부탄올은 조류 또는 박테리아로부터 형성됩니다.
개조하지 않고 가솔린 엔진에 직접 사용할 수 있습니다.
배송을 위해 기존 파이프라인 및 공급망 기반을 활용할 수 있습니다.
옥탄가가 높기 때문에 연비 손실이 발생하면 매우 낮습니다.
엔진 및 파이프라인에 대한 비부식성
국내 생산으로 수입 화석 연료에 대한 의존도 감소

 

단점

비식용 공급원료와 유전자 변형 박테리아 및 조류 균주가 문제를 해결할 수 있지만 공급원료는 생산에 필요합니다.
생산 비용은 상대적으로 높지만 산업은 아직 초기 단계이며 비용이 증가함에 따라 비용이 감소합니다.

 

 

액체 바이오 연료 사용의 장점

1. 재생에너지

액체 바이오연료는 다른 에너지원에 비해 재생 가능한 에너지원입니다. 그 주된 이유는 사용되는 원료가 식물폐기물, 농업폐기물, 생활폐기물, 상업폐기물이라는 사실이다. 이 모든 것이 풍부하여 쉽게 재생 가능합니다.

2. 오염 없음

이러한 액체 바이오 연료가 점화되면 최소한의 이산화탄소가 배출됩니다. 이 모든 것이 녹색 및 친환경 연료로 처리됩니다. 이것은 차례로 오염을 크게 줄입니다.

3. 엔진 성능이 높다

액체 바이오 연료는 자동차의 옵션으로 활용됩니다. 깨끗하고 순수한 연료이기 때문에 차량의 성능이 더 좋고 오래갑니다.

4. 더 건강한 환경

이러한 바이오 연료를 사용함으로써 오염과 탄소 배출이 감소되어 우리가 호흡하는 공기의 질을 향상시킵니다. 인간의 전반적인 건강과 함께 건강한 수명을 연장합니다.

5. 오존층 보호

위에서 언급했듯이 이러한 액체 바이오 연료에 의한 온실 가스 배출은 화석 연료에 비해 상대적으로 낮습니다. 독소가 없습니다. 이는 오존층을 부식으로부터 크게 보호합니다. 기후 변화와 같은 다른 모든 환경 문제는 통제될 것입니다.

6. 에너지 효율

연구에 따르면 이러한 액체 바이오 연료는 디젤 및 휘발유보다 에너지 효율이 더 높은 것으로 나타났습니다.

7. 가격 통제

액체 바이오 연료는 더 나은 옵션이며 경제적입니다. 휘발유 및 경유 가격이 나날이 상승하고 있습니다. 액체 바이오 연료의 품질과 사용을 개선하기 위해 더 나은 고급 기술을 개발해야 합니다. 이것은 차례로 휘발유와 경유의 가격을 규제합니다. 따라서 경제 전반에 긍정적인 영향을 미칠 것입니다.

 

액체 바이오연료에 대해 알아야 할 사실

▷ 바이오디젤은 에너지 균형이 가장 높습니다.
▷ 바이오 연료는 자동차 및 기타 차량에 적용될 수 있습니다.
▷ 바이오디젤은 일반적으로 탄소 배출을 줄이기 위해 휘발유와 디젤에 첨가됩니다.
▷ 미국은 세계 최대의 바이오에탄올 생산국이다.
▷ 연구에 따르면 매년 10억 갤런 이상의 바이오디젤과 220억 갤런의 바이오에탄올이 생산됩니다.
▷ 바이오 연료는 고체, 액체 및 기체 형태일 수 있습니다.