오늘은 화학공학과 관련 세특주제를 공유합니다.
미래의 연료로 주목받는 바이오연료의 정의와 과정에 대하여 구체적으로 요약해봅니다.
포스팅 원문은 아래 홈페이지에 업로드 되어있으니 세특주제를 찾는분이면 꼭 확인하시기 바랍니다.
감사합니다.
왜 바이오 연료는 미래의 에너지라고 하는가?
화석에너지가 갖고있는 언제인지 예측불가능한 한정적인 자원이 아니라는 부분이 가장 큰 장점이다.
현재는 개발초기여서 단위당 비용이 높게 발생되지만 이러한 부분을 극복한다면 무한정의 에너지를 갖게 된다.
또한 중동, 러시아, 북극해,남미에서의 석유시추 제외하고 다른 지역에 없는 에너지 패권을 전세계적으로 배분할 수 있는 구조로 전 제3세계에서도 충분히 경제성이 있게된다.
바이오 연료의 원료가 되는 식물 재배과정에서 이산화탄소 흡수도 가능하다.
해조류의 경우에는 생산성이 가장 높고 같은 양의 연료를 생산하기 위한 토지를 많이 필요로 하지 않는다.
실제 대두는 1헥타르당 560리터를 생산할 수 있지만 해조류는 1헥타르당 무려 94,000리터나 생산이 가능하다.
현재 개발되고 있는 바이오 연료는 기존 내연기관 및 화석연료를 사용하는 엔진과 호환이 가능하도록 개발되고 있다.
*현재 개발중인 탄소포집 기술을 활용한 바이오 에너지 생산 또한 제3세대 개발 기술로 CCUS까지 확장 가능하다.
바이오 연료 생산에 관련된 화학적 반응식
가장 일반적인 두 가지 유형의 바이오 연료는 바이오 디젤과 바이오 에탄올입니다.
바이오디젤 생산:
바이오디젤은 트리글리세리드(지방 및 오일)가 촉매(일반적으로 수산화나트륨 또는 수산화칼륨)의 존재 하에 알코올(일반적으로 메탄올 또는 에탄올)과 반응하여 바이오디젤(지방산 알킬 에스테르)을 생성하는 에스테르 교환 반응이라는 화학 반응을 통해 생성됩니다.
글리세롤-에스테르 교환 반응의 화학 반응식은 다음과 같습니다.
트리글리세리드 + 알코올 → 바이오디젤 + 글리세롤 식물성 기름에서 일반적으로 발견되는 트리글리세리드는 일반 공식으로 표시됩니다.
R1COO-R2COO-R3COO, 여기서 R1, R2 및 R3은 탄화수소 사슬입니다.
공정에 사용되는 알코올은 메탄올(CH3OH) 또는 에탄올(C2H5OH)일 수 있습니다.
촉매인 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH)은 반응 속도를 가속화하는 데 중요한 역할을 합니다.
메탄올(CH3OH)과 수산화나트륨(NaOH)을 촉매로 사용하면 대두유(바이오디젤의 일반적인 공급원)의 에스테르 교환 반응은 다음과 같은 화학반응식으로 나타낼 수 있습니다.
콩기름 + 3 CH3OH → 바이오디젤 + 3 CH3OOC-R1COOCH3(글리세롤) 제품은 바이오디젤(지방산 메틸 에스테르)과 글리세롤(다양한 산업 분야에서 사용되는 부산물)입니다.
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2024 화학계열(화학, 화공, 바이오) 세특주제로 바이오연료를 주제로 작성하려고 합니다. 정부주도 바이오연료개발내용을 산업자원부 보도자료를 바탕으로 콘텐츠 기획후 기존 식량 및 연료를
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