소개글
"바이오에탄올 제조에서 쌀의 효율적 활용 및 영향 분석"에 대한 내용입니다.
목차
1. 바이오 에너지와 바이오 에탄올
1.1. 바이오 에너지의 정의와 종류
1.2. 바이오 에탄올의 특성 및 장단점
1.3. 바이오 에탄올의 주요 원료
2. 전분계 재료를 이용한 바이오 에탄올 생산
2.1. 바이오 에탄올 생산 공정
2.2. 시간, 온도, pH에 따른 영향
2.3. 수율 계산 및 분석
3. 쌀을 이용한 바이오 에탄올 제조
3.1. 원료 전처리 및 가수분해
3.2. 당화 및 발효
3.3. 분별 증류 공정 최적화
4. 경제성 평가
4.1. 휘발유 대비 바이오 에탄올 경제성
4.2. 원료 및 생산 공정 비용 분석
5. 참고 문헌
본문내용
1. 바이오 에너지와 바이오 에탄올
1.1. 바이오 에너지의 정의와 종류
바이오 에너지는 식물과 미생물의 광합성에 의해 생성된 식물체, 균체와 이를 먹고 살아가는 동물체를 포함하는 생물유기체인 바이오매스를 에너지화한 것을 말한다. 바이오 에너지에는 바이오 에탄올, 바이오 디젤, 바이오 가스, 그리고 바이오매스의 직접연소에 의한 열 및 전기 등이 포함된다.
바이오 에너지는 재생 가능한 식물로부터 생성된 유기물인 바이오매스로부터 생산되는 액체, 고체 및 기체 연료와 전기, 증기 및 생물화학 물질을 말한다. 바이오매스에는 에너지 작물, 나무와 식품, 사료 등 농산물 및 부산물, 임산 부산물, 수생식물, 동물 분뇨, 도시쓰레기, 산업쓰레기 중의 유기성 폐기물 등이 포함된다. 최근에는 많은 바이오매스들이 계획적으로 재배된 속성수 혹은 속성 재배된 초본식물 등 에너지 작물로 재생산되는 경우가 있으며 이를 바이오 에너지 원료로 명명하기도 한다.
1.2. 바이오 에탄올의 특성 및 장단점
바이오 에탄올의 특성 및 장단점은 다음과 같다.
바이오 에탄올은 수송용 대체연료로서 아주 우수한 특성을 갖고 있다. 바이오 에탄올은 휘발유와 혼합연료(가소홀, Gasohol)의 형태, 산화물(ETBE, Ethyl Tertiary Buthyl Ether)의 혼합연료 혹은 수화에탄올(95%(v/v)에탄올 + 5%(v/v)물)로 기존의 내연기관에 거의 완벽하게 사용될 수 있다. 바이오 에탄올은 공연비(Air/Fuel ratio)를 낮게 유지할 수 있으며, 증발잠열이 높고, 옥탄가가 높으며 화염온도는 낮다. 실제로, 바이오 에탄올은 이와 같은 이유로 Indianapolis 500 같은 고성능 자동차 경주에서 종종 휘발유 보다 우수한 연료로 경주차에 사용되기도 하며, 브라질에서는 수화에탄올 자동차가 휘발유 자동차 보다 더 많이 출고되기도 하였다.
바이오 에탄올의 장점은 대중에 잘 알려져 있으며 독성이 적고, 유독 공해물질 배출량이 적으며, CO2 배출이 적고, 황, 질소 성분을 함유하고 있지 않다는 것이다. 또한 재생가능 바이오 매스자원으로부터 생산이 가능하다는 장점이 있다.
하지만 바이오 에탄올의 단점은 현재 기술로는 가격이 비싸고, 원료 공급원의 제한이 있으며, 식용 알코올로 전용될 소지가 있고, 부탄당 열량이 가솔린의 1/3 정도로 작아 연료통이 커지며, 저온 시동성이 나쁘다는 것이다.
1.3. 바이오 에탄올의 주요 원료
바이오 에탄올의 주요 원료는 당질계 작물, 전분계 작물, 셀룰로스계 작물 등이다. 당질계 작물로는 사탕수수, 사탕무 등이 있으며 전분계 작물로는 옥수수, 밀, 감자, 고구마, 쌀 등이 있다. 셀룰로스계 작물로는 왕겨, 옥수수대, 볏짚, 목재찌꺼기 등의 농축산 부산물이 있다.
이 중에서 가장 많이 이용되는 것은 사탕수수와 옥수수이다. 사탕수수는 브라질을 중심으로 가장 많이 생산되며 신선한 사탕수수즙을 발효하여 에탄올을 얻는다. 옥수수는 전분이 많이 함유되어 있어 옥수수 전분을 당화하고 발효하여 에탄올을 생산한다.
최근에는 식용 작물의 가격 상승과 식량 부족 문제로 인해 비식용 작물인 목질계 바이오매스에서 셀룰로스를 추출하여 에탄올을 생산하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 목질계 바이오매스는 기존 식용 작물 대비 생산성이 높고 식량 자원을 경쟁하지 않는 장점이 있다.
2. 전분계 재료를 이용한 바이오 에탄올 생산
2.1. 바이오 에탄올 생산 공정
바이오 에탄올 생산 공정은 다음과 같다.
첫째, 분쇄 과정이다. 분쇄의 목적은 ...
참고 자료
♦ 한국생산기술연구원
♦ 한국농촌경제연구원
♦ 저비용/친환경 농업생산물과 연계한 수송용 바이오에탄올 생산 통합공정개발 및 실증연구(정용섭/전북대학교)
♦ 수송용바이오에탄올 도입의 경제성 (에너지경제연구원/2007.6.7)
♦ http://www.bera.or.kr/bio/status1/content.asp
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♦ http://www.greensamsung.com/webzine/200801/17.html
♦ http://www.knrec.or.kr/NC/NC301000.jsp
♦ http://www.kormb.or.kr/include/journal/downloadPdf.asp?articleuid=%7BA19BB8BC-♦ 89A5-4B61-AA13-C694127B212B%7D
♦ http://rri.karico.co.kr/r2007/main_d/d_1/book/200706/058.pdf
♦ http://www.makehope.org/file/r_file/0_2646_1204583025.pdf
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