소개글
"쌀을 이용한 바이오 에탄올 추출 과정"에 대한 내용입니다.
목차
1. 바이오에탄올
1.1. 바이오에탄올의 정의 및 특징
1.2. 바이오에탄올의 원료
1.3. 바이오에탄올의 제조 과정
2. 바이오에탄올 연료
2.1. 전분질계 바이오에탄올
2.2. 목질계 바이오에탄올
2.3. 당질계 바이오에탄올
3. 당화 기술
3.1. 당화의 특징
3.2. 당화 공정
3.3. 효소당화와 산당화의 차이
4. 바이오에탄올의 경제성 및 시장 현황
4.1. 국가별 바이오에탄올 산업 동향
4.2. 국내 바이오에탄올 산업 현황
5. 바이오에탄올 기술 개발 동향
5.1. 국내 연구 현황
5.2. 핵심 기술 과제
6. 참고 문헌
본문내용
1. 바이오에탄올
1.1. 바이오에탄올의 정의 및 특징
바이오에탄올은 사탕수수·밀·옥수수·감자·보리 등 주로 녹말작물을 발효시켜 차량 등의 연료 첨가제로 사용하는 바이오연료이다. 바이오디젤과 함께 가장 널리 사용되는 바이오연료(bio-fuel)로, 바이오디젤이 유지(油脂) 작물에서 식물성 기름을 추출해 만드는 데 반해, 바이오에탄올은 녹말(전분) 작물에서 포도당을 얻은 뒤 이를 발효시켜 만든다는 점에서 바이오디젤과 다르다.
바이오매스 안에 있는 탄수화물을 글루코스(포도당)로 전환시킨 뒤, 다시 포도주나 양조 맥주를 발효시키는 것과 비슷한 발효과정을 거쳐 만든다. 화석연료와 달리 환경오염물질이 전혀 없고, 식물로부터 연료를 얻기 때문에 언제든지 재생이 가능하다는 특징이 있다. 특히 일산화탄소와 같은 환경오염물질을 배출하는 가솔린과 달리, 유해물질을 전혀 배출하지 않아 일찍부터 차량용 대체에너지로 주목을 받았다.
1.2. 바이오에탄올의 원료
바이오에탄올의 원료는 매우 다양하며, 주로 녹말(전분)작물과 당질작물을 사용한다. 대표적인 원료로는 사탕수수, 옥수수, 밀, 감자, 고구마, 보리 등이 있다.
사탕수수는 가장 널리 사용되는 바이오에탄올 원료로, 브라질에서는 차량의 70% 이상이 사탕수수로부터 생산된 바이오에탄올을 사용할 정도로 일반화되어 있다. 그러나 다른 국가에서는 사탕수수의 생산 원가가 비싸 섬유소가 풍부한 각종 바이오매스에서 바이오에탄올을 추출하는 기술을 개발하고 있다.
전분질계 바이오에탄올의 대표적인 원료로는 옥수수, 고구마, 감자, 타피오카 등이 있다. 미국의 경우 바이오에탄올의 90%를 옥수수에서 생산하고 있으며, 중국도 옥수수를 중심으로 바이오매스 생산체계를 구축하고 있다. 그 외에도 고구마와 같은 다른 산업용 전분 작물들도 검토 중이다.
당질계 바이오에탄올의 대표적인 원료는 사탕수수와 사탕무이다. 사탕수수는 브라질에서 가장 많이 사용되는 원료이며, 브라질은 세계에서 가장 큰 바이오에탄올 생산국으로 알려져 있다.
목질계 바이오에탄올의 원료로는 목재, 볏짚, 농산부산물, 도시쓰레기 등 다양한 섬유소 자원이 활용된다. 이러한 목질계 바이오매스는 매년 안정적으로 공급될 수 있고, 식량자원이 아니기 때문에 식량 문제와 무관하다는 장점이 있다. 다만 목질계 바이오에탄올의 경우 공정 기술상의 어려움으로 인해 아직 상업화되지 않은 상황이다.
이처럼 바이오에탄올은 다양한 원료로부터 생산될 수 있으며, 각 원료별로 장단점이 있다. 따라서 각국의 여건에 맞는 최적의 원료 선택과 함께 지속 가능한 바이오에탄올 산업을 위해서는 원료 다양화와 기술 개발이 필요할 것으로 보인다.
1.3. 바이오에탄올의 제조 과정
바이오에탄올의 제조 과정은 다음과 같다. 바이오매스 안에 있는 탄수화물을 글루코스(포도당)로 전환시킨 뒤, 다시 포도주나 양조 맥주를 발효시키는 것과 비슷한 발효과정을 거쳐 만든다. 우선 원료가 되는 작물을 분쇄하여 당화 과정을 거친다. 당화 과정에서는 산이나 효소를 이용하여 원료 내의 셀룰로오스를 포도당으로 분해한다. 그 다음으로 발효 과정에서 효모나 박테리아를 이용하여 포도당을 에탄올과 이산화탄소로 전환시킨다. 마지막으로 증류 과정을 거쳐 에탄올을 농축하고 정제한다. 이처럼 바이오에탄올은 바이오매스를 발효와 증류 과정을 거쳐 생산되며, 이 과정에서 당화와 발효가 핵심적인 기술이라고 할 수 있다.
2. 바이오에탄올 연료
2.1. 전분질계 바이오에탄올
전분질계 바이오에탄올은 옥수수, 고구마, 감자, 타피오카 등의 전분 작물을 원료로 하는 1세대 바이오에탄올이다. 특히 미국과 브라질이 전분질계 바이오에탄올 생산의 선두주자로, 각각 옥수수와 사탕수수를 주요 원료로 활용하고 있다.
전분질계 바이오에탄올은 기존에 식량자원으로 이용되던 곡물을 활용하기 때문에 식량 수급 및 곡물 가격 상승 문제가 발생할 수 있다는 한계가 있다. 하지만 현재 기술 수준으로는 전분질계 바이오에탄올이 가장 경제적으로 생산이 가능한 방식이기 때문에, 대부분의 국가에서 초기 바이오에탄올 산업 육성에 전분질계를 활...
참고 자료
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정동윤, “괭생이모자반에서 바이오에탄올 발효 생산” 한국도시환경학회지, 2017
[네이버 지식백과] 바이오에탄올 [bio-ethanol] (두산백과)
http://cafe.naver.com/ecas21/110
http://blog.naver.com/garam9201?Redirect=Log&logNo=50145876171
http://blog.skenergy.com/285
http://cafe.naver.com/futureenergy/7133
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