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| 음식물 쓰레기를 지속가능항공유로 전환하는 순환형 수열 정제 기술 개발 | |||||||
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| 번호 | 226 | View | 71 | 등록일 | 2026-06-22 | 주제별 분류 | 기술 |
| 미국 일리노이대학교 연구팀, 음식물 쓰레기를 지속가능항공유(SAF)로 전환하는 통합 수열 정제 공정 개발 - (필요성) 항공 부문의 온실가스 감축은 전 세계적으로 중요한 과제가 되었으며, 이를 위해 SAF의 도입이 확대되고 있음. 그러나 기존 SAF 생산 방식은 원료 공급망 확보에 제약이 많음. 음식물 쓰레기와 같은 습식 유기성 폐기물은 풍부한 원료이지만 대부분 매립되거나 폐수처리 과정에서 슬러지로 전환되어 환경적 부담을 초래함. 이에 따라 이를 고부가가치 에너지로 전환하고, 동시에 공정 부산물까지 자원화할 수 있는 통합 공정 개발이 요구됨. - (주요내용) 음식물 쓰레기를 수열 액화(Hydrothermal Liquefaction)* 공정으로 바이오 원유(Crude oil)로 전환하고, 이를 촉매로 정제한 후 증류하여 SAF를 생산함. 또한 부산물을 전기화학적으로 처리하고 자원화하는 순환형 공정을 설계함. * 수열 액화 : 고온, 고압의 물을 이용하여 수분 함량이 높은 바이오매스나 유기성 폐기물을 건조 없이 액체 연료인 바이오 원유로 전환하는 기술 ① SAF 생산 공정 음식물 쓰레기를 물과 함께 수열 액화 공정에 투입하면 바이오 원유, 수상 부산물(HTL-Aqueous Phase), 기체 및 고형 부산물이 생성됨. 이 중 바이오 원유는 수소를 이용한 촉매 정제와 증류 공정을 거쳐 항공유 범위의 SAF로 전환됨. 생산된 SAF는 cycloalkanes 함량이 70.5 wt%에 달하며, 기존의 Jet A 항공유보다 발열량은 높고 어는점은 낮음. 또한 인화점과 점도 기준을 충족해, 기존 항공기 엔진과 연료 공급 인프라를 크게 바꾸지 않고 기존 항공유처럼 단독으로 사용할 수 있는 연료 후보로 평가됨. ② 수상 부산물(HTL-AP)의 처리 및 자원화 HTL 공정에서는 독성 및 영양염류*를 포함한 수상 부산물이 발생하므로 추가 처리가 필요함. 연구팀은 부분 전기산화와 전기투석(electrodialysis)을 적용하여 HTL-AP를 회수 가능 자원으로 전환하는 공정을 설계함. 적용 결과, HTL-AP 내 유기물의 91.6%를 고순도 아세트산(acetic acid)으로 회수하고, 영양염류는 76.9% 이상 회수함. 동시에 전기화학 공정에서 생성되는 수소를 바이오 원유 수소화 처리 단계에 활용할 수 있어 외부 수소 투입 부담을 줄이는 순환형 공정 구현이 가능함. * 영양염류 : 음식물 쓰레기에서 유래한 영양 성분들이 바이오 원유로 가지 못하고 폐수 층에 섞여 나온 것 ③ 경제성 및 환경성 평가 경제성 및 전과정평가 결과 현재는 전력 비용이 최소 연료 판매가격에 영향을 주는 주요 변수로 분석됨. 그러나 재생에너지와 최적화된 전기화학 회수 공정을 적용할 경우, 최소 연료 판매가격은 3.82달러/GGE(Gasoline Gallon Equivalent) 수준까지 낮아질 수 있는 것으로 제시됨. 또한 탄소발자국은 -8.5 kg CO2e/GGE로 추정되어 탄소 네거티브 항공연료 생산 가능성을 보임. - (기대효과) 이번 연구는 음식물 쓰레기 처리, SAF 생산, 공정 부산물 자원화를 하나의 시스템으로 결합한 순환형 바이오연료 생산 경로를 제시했다는 점에서 의미가 큼. 향후 연료 생산 규모 확대와 엔진 시험을 통해 성능과 안전성이 추가 검증될 경우, SAF 공급망 다변화와 순환 바이오경제 구축에 기여할 것으로 전망됨. |
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