KR102184266B1

KR102184266B1 - 고순도 메탄 생산 시스템 및 그를 이용한 고순도 메탄 생산 방법

Info

Publication number: KR102184266B1
Application number: KR1020190047687A
Authority: KR
Inventors: 이재우; 최오경; Xin Zhao; Dandan Dong; 장민식; 서준호
Original assignee: 고려대학교 세종산학협력단
Priority date: 2019-01-07
Filing date: 2019-04-24
Publication date: 2020-11-30
Also published as: KR20200085633A

Abstract

이산화탄소가 용해된 흡수액을 유입받는 흡수액 유입구, 상기 흡수액에 포함된 수소이온을 수소분자로 환원시키는 환원성 금속 및 상기 환원된 수소분자와 상기 이산화탄소를 메탄으로 생산하는 메탄 생성균이 제공되는 메탄화 반응조, 및 상기 생산된 메탄을 유출하는 메탄 유출구;를 포함하는 메탄 생성부를 갖는, 고순도 메탄 생산 시스템이 제공된다.

Description

고순도 메탄 생산 시스템 및 그를 이용한 고순도 메탄 생산 방법{High purity methane production system and high purity methane production method using same}

본 발명은 고순도 메탄 생산 시스템 및 그를 이용한 고순도 메탄 생산 방법에 관련된 것으로, 상세하게는 환원성 금속 및 메탄 생성균에 의해, 바이오가스로부터 고순도 메탄을 생산하는 시스템 및 그를 이용한 고순도 메탄 생산 방법에 관련된 것이다.

환경문제에 관한 인식이 높아지면서, 이산화탄소 저감 및 처리에 대한 이슈가 전세계적인 주목을 받고 있다.

종래에는, 이산화탄소를 제거하기 위해, 이산화 탄소를 포집하는 방법, 흡착시키는 방법, 또는 분리막을 이용해 분리하는 방법 등이 이용되고 있다.

예를 들어, 대한민국특허 공개공보 KR20130046626A에는, 다공성 멤브레인을 이용하여, 메탄과 이산화탄소 함량이 각각 88~92 중량% 및 8~12 중량%인 CBM(Cold Bed Methane)으로부터 메탄을 분리하는 방법으로서, 상기 다공성 멤브레인의 전면 및 후면의 압력 차이가 5~7 MPa인 메탄 분리 방법이 개시되어 있다.

하지만, 종래의 이산화탄소를 처리하는 기술들은, 이산화탄소를 분리 회수하는 방법에 치중되어 있다. 따라서, 상기 분리 회수된 이산화탄소를 재처리 하기 위한 추가 공정이 요구된다. 따라서, 공정이 복잡할 뿐만 아니라, 추가 처리 비용이 발생하여 비효율적이다.

이에 따라, 환경문제의 원인이 되는 이산화탄소를 제거함과 동시에, 에너지 자원 즉, 천연가스로 재생할 수 있는 방법이 필요한 실정이다.

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 이산화탄소를 제거함과 동시에, 고순도 메탄을 생산하는 고순도 메탄 생산 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 수중에 존재하는 수소이온을 수소분자로 환원시키는 환원성 금속이 제공되는 고순도 메탄 생산 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 환원된 수소분자와 수중에 용해된 이산화탄소를 메탄으로 생산하는 메탄 생성균이 제공되는 고순도 메탄 생산 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 환원성 금속이 표면에 부착된 담체를 제공하는 고순도 메탄 생산 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 환원성 금속 및 메탄 생성균을 이격시키는 담체를 제공하는 고순도 메탄 생산 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 93% 이상 함량의 메탄을 생산하는 고순도 메탄 생산 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 수중에 용해된 이산화탄소를 메탄으로 생산하는 고순도 메탄 생산 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 메탄으로 환원되기 전 이산화탄소를 수중에 용해시킨 흡수액을 반송하는 고순도 메탄 생산 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 수중에 흡수 및 용해된 이산화탄소를 메탄으로 환원시켜 생산하는 단계, 및 메탄으로 환원되지 않은 이산화탄소가 용해된 흡수액을 반송하는 단계가 순환하여 반복 수행되는 고순도 메탄 생산 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.

상술된 기술적 과제를 해결하기 위해, 고순도 메탄 생산 시스템을 제공한다.

일 실시 예에 따르면, 상기 고순도 메탄 생산 시스템은, 이산화탄소가 용해된 흡수액을 유입받는 흡수액 유입구, 상기 흡수액에 포함된 수소이온을 수소분자로 환원시키는 환원성 금속 및 상기 환원된 수소분자와 상기 이산화탄소를 메탄으로 생산하는 메탄 생성균이 제공되는 메탄화 반응조, 및 상기 생산된 메탄을 유출하는 메탄 유출구를 포함하는 메탄 생성부를 가질 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 고순도 메탄 생산 시스템은, 이산화탄소 및 메탄을 포함하는 바이오가스가 유입되는 가스 유입구, 상기 이산화탄소를 흡수액에 용해시키는 이산화탄소 흡수조, 상기 메탄을 배출하는 메탄 배출구, 및 상기 메탄 생성부의 흡수액 유입구와 연통되어, 상기 이산화탄소 흡수조의 이산화탄소가 용해된 흡수액을 제공하는 흡수액 유출구를 포함하는 이산화탄소 용해부를 가질 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 메탄 생성부는, 상기 메탄화 반응조에서 메탄으로 생성되지 않은 이산화탄소를, 상기 이산화탄소 용해부로 반송시키는 흡수액 반송구를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 이산화탄소 용해부의 가스 유입구와 연통되어, 바이오가스를 제공하는 바이오가스 제공부를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 메탄 생성부의 메탄 유출구 및 상기 이산화탄소 용해부의 메탄 배출구와 연통되어, 상기 메탄이 유입되는 메탄 저장부를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 환원성 금속이 표면에 부착된 담체를 더 포함하며, 상기 환원성 금속 및 상기 메탄 생성균은, 상기 담체에 의해 서로 이격될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 담체는 상기 수소이온을 수소분자로 환원시킬 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 담체의 크기는 75~425 μm일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 환원성 금속의 주성분은 영가철일 수 있다.

상술된 기술적 과제를 해결하기 위해, 고순도 메탄 생산 방법을 제공한다.

일 실시 예에 따르면, 상기 고순도 메탄 생산 방법은, 이산화탄소가 용해된 흡수액을 유입시키는 단계, 상기 흡수액에 포함된 수소이온을 환원성 금속에 의해 수소분자로 환원시키는 단계, 상기 환원된 수소분자와 상기 이산화탄소를 메탄 생성균에 의해 메탄으로 생산하는 단계, 및 상기 생산된 메탄을 유출하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 흡수액을 유입시키는 단계 이전에, 이산화탄소 및 메탄을 포함하는 바이오가스가 유입되는 단계, 및 상기 이산화탄소를 흡수액에 용해시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 이산화탄소를 흡수액에 용해시키는 단계에서, 상기 바이오가스에 포함된 메탄을 배출하는 것을 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 환원성 금속이 부착된 담체를 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 환원성 금속이 부착된 담체를 제조하는 단계는, 용매 중에, 환원성 금속을 첨가하여, 환원성 금속이온 용액을 제조하는 단계, 상기 환원성 금속이온 용액에 담체를 혼합하여, 혼합용액을 제조하는 단계, 및 상기 혼합용액에 환원제를 첨가하여, 상기 담체에 상기 환원성 금속이온을 부착시키는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 바이오가스 중의 메탄은 1차 수집하고, 상기 바이오가스 중의 이산화탄소는 흡수액에 용해시켜, 환원성 금속 및 메탄 생성균에 의해, 메탄으로 생산하여 2차 수집하는 고순도 메탄 생산 시스템 및 고순도 메탄 생산 방법이 제공된다.

이에 따라, 이산화탄소를 제거함과 동시에, 고순도 메탄을 생산할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고순도 메탄 생산 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이산화탄소 용해부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 4는 본 발명의 실시 예에 따른 메탄 생성부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고순도 메탄 생산 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 단계 S140을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실험 예 1-1 및 2-1에 따른 담체의 사진이다.
도 8은 본 발명의 실험 예 1-2 및 2-2에 따른 환원성 금속이 표면에 부착된 담체의 사진이다.
도 9는 본 발명의 실험 예 1-1 및 2-1에 따른 담체의 수소 발생량을 비교하여 나타낸 그림이다.
도 10은 본 발명의 실험 예 1-2 및 2-2에 따른 환원성 금속이 표면에 부착된 각각의 담체가 가진 수소 발생량 특성을 나타내는 그림이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 게재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

환경문제의 원인이 되는 이산화탄소를, 제거할 뿐만 아니라 에너지 자원으로써 사용한다면, 일거양득의 효과를 누릴 수 있다.

따라서, 본 발명에서는, 이산화탄소를 제거함과 동시에, 에너지 자원 즉, 천연가스로 재생하는 것을 목표로 한다.

상기 목표를 달성하기 위해 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 천연가스 구체적으로, 고순도 메탄 생산 시스템이 설명된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고순도 메탄 생산 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이산화탄소 용해부를 설명하기 위한 도면이고, 도 3 및 4는 본 발명의 실시 예에 따른 메탄 생성부를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고순도 메탄 생산 시스템(1000)은, 메탄 생성부(100), 이산화탄소 용해부(200), 바이오가스 제공부(300), 메탄 저장부(400), 및 재생조(500)를 포함할 수 있다. 이하, 각 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 바이오가스 제공부(300)는, 상기 이산화탄소 용해부(200)로 바이오가스(BG)를 제공할 수 있다.

구체적으로, 상기 바이오가스 제공부(300)는, 바이오가스 유출구를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 바이오가스 제공부(300)는, 상기 바이오가스 유출구를 통해 바이오 가스(BG)를 상기 이산화탄소 용해부(200)로 제공할 수 있는 것이다.

여기서, 바이오가스(BG)는, 이산화탄소(CO₂) 및 메탄(CH₄)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 바이오가스(BG)는, 40~50%의 이산화탄소 및 50~60%의 메탄을 포함할 수 있다.

상술된 본 발명의 목표를 달성하기 위해, 바이오가스(BG)를 에너지 자원 즉, 천연가스로 재생하여 이용하기 위해서는, 상기 바이오가스(BG) 중의 이산화탄소를 메탄으로 생산하여, 메탄의 함량이 93% 이상이 되어야 한다.

종래 바이오가스(BG)의 재생 처리는, 바이오가스(BG) 중 이산화탄소를 분리하여, 상기 바이오가스(BG) 중 메탄 함량을 상대적으로 높이는 방법을 이용하고 있다.

하지만, 상기 분리된 이산화탄소를 처리하기 위한 추가 공정이 요구된다. 따라서, 공정이 복잡할 뿐만 아니라, 추가 처리 비용이 발생하여 비효율적이다.

그러나, 본 발명의 실시 예에 따르면, 바이오가스(BG) 중 이산화탄소를 메탄으로 생산할 수 있다. 즉, 종래의 방법과 달리, 바이오가스(BG) 중 이산화탄소를 분리하여, 메탄의 상대적 함량을 높이는 것이 아니라, 상기 바이오가스(BG) 중 이산화탄소를 메탄으로 재생하는 것에 의해, 상기 바이오가스(BG)에 기존하는 메탄 함량과 더불어, 전체 메탄 함량을 높이는 것이다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 분리된 이산화탄소를 처리하기 위한 추가 공정이 불필요하여 효율적이다.

뿐만 아니라, 유입된 바이오가스(BG) 중의 이산화탄소가 메탄으로 전환 생산되어, 상기 바이오가스(BG)에 기존하는 메탄과 함께 배출되는 것에 의해, 바이오가스(BG) 유입량 대비 메탄 배출량 즉, 메탄 생산성이 향상될 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 이산화탄소 용해부(200)는, 가스 유입구(110), 이산화탄소 흡수조(120), 메탄 배출구(130), 및 흡수액 유출구(140)를 포함할 수 있다. 이하, 각 구성에 대해 설명하기로 한다.

상기 이산화탄소 용해부(200)의 가스 유입구(110)는, 상기 이산화탄소 및 메탄을 포함하는 바이오가스(BG)가 유입되는 통로일 수 있다. 즉, 상기 가스 유입구(110)는, 상술된 바이오가스 제공부(300)의 바이오가스 유출구와 연통될 수 있다. 이에 따라, 상기 가스 유입구(110)는, 상기 바이오가스 제공부(300)에서 유출된 바이오가스(BG)를 상기 이산화탄소 용해부(200)로 유입시킬 수 있는 것이다.

상기 이산화탄소 흡수조(120)는, 흡수액(142)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 이산화탄소 흡수조(120)는, 상기 유입된 바이오가스(BG) 중 이산화탄소를 흡수액(142)에 용해시킬 수 있다.

동일 컨디션에서, 이산화탄소의 용해도는 메탄의 용해도보다 클 수 있다. 구체적으로, 이산화탄소의 용해도는 메탄의 용해도보다 약 10배 가량 클 수 있다.

이에 따라, 상기 이산화탄소 흡수조(120)로 유입된 상기 바이오가스(BG) 중 이산화탄소가, 상기 흡수액(142)에 용해될 수 있는 것이다.

한편, 상기 이산화탄소 흡수조(120)로 유입된 상기 바이오가스(BG) 중 메탄은, 상기 흡수액(142)에 용해되지 않고 기체 상으로 존재할 수 있다.

본 발명의 목표에 따라, 바이오가스(BG)로부터 고순도 메탄을 생산하기 위해, 바이오가스(BG) 중의 이산화탄소는 상기 이산화탄소 흡수조(120)의 흡수액(142)에 용해되고, 상기 흡수액(142)에 용해되지 않은 메탄은 배출되어 에너지 자원으로써 저장될 수 있다.

이를 위해, 상기 메탄 배출구(130)는, 상기 흡수액(142)에 용해되지 않은 메탄을 배출할 수 있다.

상기 메탄 배출구(130)를 통해 배출된 메탄은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 메탄 저장부(400)에 저장될 수 있다.

상기 흡수액 유출구(140)는, 상기 이산화탄소 용해부(200)와 상기 메탄 생성부(100)를 연통시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 흡수액 유출구(140)에 의해, 상기 이산화탄소 용해부(200)의 이산화탄소가 용해된 흡수액(142)이, 상기 메탄 생성부(100)로 유입될 수 있는 것이다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 이산화탄소 용해부(200)에서, 상기 바이오가스 제공부(300)로부터 유입된 바이오가스(BG) 중 이산화탄소는 상기 흡수액(142)에 용해시켜 상기 메탄 생성부(100)로 유입시킬 수 있고, 상기 바이오가스(BG) 중 메탄은 상기 메탄 저장부(400)로 배출하여 저장할 수 있다.

이에 따라, 상기 고순도 메탄 생산 시스템(1000)은, 본 발명의 목표에 따라, 바이오가스(BG)로부터 메탄을 수집하여 1차 저장할 수 있는 것이다.

도 3을 참조하면, 상기 메탄 생성부(100)는, 흡수액 유입구(10), 메탄화 반응조(20), 메탄 유출구(30), 및 흡수액 반송구(40)를 포함할 수 있다. 이하, 각 구성에 대해 설명하기로 한다.

상기 메탄 생성부(100)의 흡수액 유입구(10)는, 상기 이산화탄소가 용해된 흡수액(142)이 유입되는 통로일 수 있다. 즉, 상기 흡수액 유입구(10)는, 상술된 이산화탄소 용해부(200)의 흡수액 유출구(140)와 연통될 수 있다. 이에 따라, 상기 흡수액 유입구(10)는, 상기 이산화탄소 용해부(200)에서 유출된 흡수액(142)을 상기 메탄 생성부(100)로 유입시킬 수 있는 것이다.

상기 메탄화 반응조(20)는, 상기 흡수액 유입구(10)를 통해 유입된 흡수액(142)의 이산화탄소를 메탄으로 생성할 수 있다. 이를 위해, 상기 메탄화 반응조(20)는, 환원성 금속(RM) 및 메탄 생성균(MB)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 메탄화 반응조(20)는, 상기 흡수액(142)에 포함된 수소이온(H⁺)을 상기 환원성 금속(RM)에 의해 수소분자(H₂)로 환원시킬 수 있다. 이후 상기 메탄화 반응조(20)는, 상기 환원된 수소분자를, 상기 메탄 생성균(MB)에 의해, 상기 흡수액(142)에 용해된 이산화탄소의 탄소분자와 결합시켜 메탄으로 생산할 수 있는 것이다.

일 실시 예에 따르면, 상기 환원성 금속(RM)의 주성분은 영가철(ZVI; zerovalent iron, Fe^O) 일 수 있다. 예를 들어, 상기 환원성 금속(RM)의 주성분은, 철, 제강 공정에서 폐기물로 발생하는 파쇠(scrap iron)로부터 수득된 영가철일 수 있다. 또는 상기 환원성 금속(RM)의 주성분은, 합성하여 수득된 나노 영가철(nZVI; nano zerovalent iron)일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 메탄 생성균(MB)은 혐기성 미생물일 수 있다. 이에 따라, 무산소 환경에서도 이산화탄소를 메탄으로 용하게 생산할 수 있다.

상기 메탄 유출구(30)는, 상기 생산된 메탄을 배출할 수 있다. 이를 위해, 상기 메탄 유출구(30)는 상기 메탄 저장부(400)와 연통될 수 있다. 이에 따라, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 메탄 유출구(30)를 통해 배출된 메탄이, 상기 메탄 저장부(400)에 저장될 수 있는 것이다.

앞서 상술된 바와 같이, 본 발명의 목표에 따라, 바이오가스(BG)로부터 고순도 메탄을 생산하기 위해, 상기 이산화탄소 용해부(200)에서, 상기 바이오가스 제공부(300)로부터 유입된 바이오가스(BG) 중 메탄은 상기 메탄 저장부(400)로 배출하여 1차 저장할 수 있다.

이후, 상기 바이오가스 제공부(300)로부터 유입된 바이오가스(BG) 중 이산화탄소는 상기 흡수액(142)에 용해시켜 상기 메탄 생성부(100)로 유입될 수 있다. 상기 메탄 생성부(100)에서, 상기 유입된 흡수액(142)의 이산화탄소를 메탄으로 생산하고, 상기 메탄 저장부(400)로 배출하여 저장할 수 있다.

이에 따라, 상기 고순도 메탄 생산 시스템(1000)은, 본 발명의 목표에 따라, 바이오가스(BG)로부터 메탄을 생산하여 2차 저장할 수 있는 것이다.

한편, 상기 메탄 생성부(100)는, 상기 메탄화 반응조(20)에서 상기 메탄으로 생산되지 않은 이산화탄소가 용해된 흡수액(142)을, 이산화탄소 용해부(200)로 반송시킬 수 있다.

이를 위해, 상기 메탄 생성부(100)는, 상기 메탄으로 생산되지 않은 이산화탄소를 상기 이산화탄소 용해부(200)로 반송시키는, 흡수액 반송구(40)를 포함할 수 있다.

상기 흡수액 반송구(40)는, 상기 이산화탄소 용해부(200)의 가스 유입구(110)와 연통될 수 있다. 이에 따라, 상기 메탄 생성부(100)에서 상기 메탄으로 생산되지 않은 이산화탄소가 용해된 흡수액(142)을 상기 이산화탄소 용해부(200)로 반송시킬 수 있는 것이다.

상기 이산화탄소 용해부(200)로 반송된 상기 흡수액(142)은, 다시 상기 메탄 생성부(100)로 유입될 수 있다. 이에 따라, 상기 메탄 생성부(100)에서 상기 메탄으로 생산되지 않은 흡수액(142)의 이산화탄소를 메탄을 재생산할 수 있는 것이다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 흡수액(142)에 용해된 이산화탄소를 메탄으로 생산하고, 상기 메탄으로 생산되지 않은 이산화탄소가 용해된 흡수액(142)을 반송하는 순환 공정이 반복하여 수행될 수 있다.

따라서, 상기 고순도 메탄 생산 시스템(1000)은, 본 발명의 목표에 따라, 고순도의 메탄을 생산할 수 있는 것이다. 여기서 고순도의 메탄이라 함은, 93% 이상 함량의 메탄을 의미한다.

상기 고순도의 메탄을 생산하기 위해, 일 실시 예에 따르면, 상기 고순도 메탄 생산 시스템(1000)은, 상기 흡수액 반송구(40)와, 상기 이산화탄소 가스 유입구(110)의 연통부에 혼합장치를 포함할 수 있다.

상기 혼합장치는, 상기 메탄 생성부(100)의 흡수액 반송구(40)를 통해 반송된 흡수액(142)에, 상기 이산화탄소 용해부(200)의 가스 유입구(110)로 유입되는 새로운 바이오가스(BG) 중의 이산화탄소를 용해시킬 수 있다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 새롭게 유입된 바이오가스(BG) 중의 이산화탄소를 용해시키기 위해, 상기 반송된 흡수액(142)을 재사용할 수 있는 것이다.

이에 따라, 상기 재사용되는 흡수액(142)에는, 이미 용해된 이산화탄소 및 새롭게 유입된 바이오가스(BG)로부터 용해된 이산화탄소가 포함될 수 있다.

따라서, 메탄을 생산하기 위한 공급원이 증가되는 효과가 있다. 이에 따라, 상기 고순도 메탄 생산 시스템(1000)은, 상기 공급원으로부터, 목표하는 적정 함량의 메탄을 용이하게 생산할 수 있다.

상기 고순도의 메탄을 생산하기 위해, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 새로운 바이오가스(BG) 유입 없이, 상기 메탄으로 생산되지 않은 흡수액(142)의 반송이 수행될 수 있다.

이에 따라, 상기 고순도 메탄 생산 시스템(1000)은, 상기 바이오가스(BG)의 1회 유입만으로, 상기 흡수액(142)에 용해된 이산화탄소를 메탄으로 생산하고, 상기 메탄으로 생산되지 않은 이산화탄소가 용해된 흡수액(142)을 반송하는 순환 공정이 반복하여 수행할 수 있다.

즉, 상기 고순도 메탄 생산 시스템(1000)은, 상기 바이오가스(BG)의 1회 유입만으로, 순환 공정을 반복 수행하여 적정 함량의 메탄을 생산할 수 있는 것이다.

상술된 바와 같이, 상기 메탄화 반응조(20)는, 상기 환원성 금속(RM)에 의해, 상기 흡수액(142)에 포함된 수소이온을 수소분자로 환원시킬 수 있다. 이후 상기 메탄 생성균(MB)에 의해, 상기 환원된 수소분자를 상기 흡수액(142)에 용해된 이산화탄소의 탄소분자와 결합시켜 메탄으로 생산할 수 있다.

하지만, 일례에 의하면, 상기 환원성 금속(RM)과 상기 메탄 생성균(MB)이 근거리에 공존하는 경우, 상기 메탄 생성균(MB)의 생장 및 생물학적 대사가 저해될 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 메탄 생성균(MB)의 생장 및 생물학적 대사를 저해시키기 않고, 상기 흡수액(142)에 용해된 이산화탄소를 상기 메탄으로 생산하는 방법을 제공한다.

도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 메탄 생성부(100)는, 상기 환원성 금속(RM)이 표면에 부착된 담체(S)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 환원성 금속(RM) 및 상기 메탄 생성균(MB)은, 상기 담체(S)에 의해 서로 이격될 수 있다.

따라서, 상기 메탄 생성균(MB)의 생장 및 생물학적 대사를 저해시키지 않고, 상기 흡수액(142)에 용해된 이산화탄소를 상기 메탄으로 용이하게 생산할 수 있는 것이다.

상기 담체(S)는, 상기 환원성 금속(RM)과 마찬가지로, 상기 수소이온을 수소분자로 환원시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 메탄 생성균(MB)이, 상기 환원된 수소분자를, 상기 흡수액(142)에 용해된 이산화탄소의 탄소분자와 결합시켜 메탄으로 생산할 수 있다.

상기 담체(S)는 유기 담체 또는 무기 담체 중에서 적어도 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 상기 담체(S)가 무기 담체인 경우, 제철 제강공정에서 부산물로 발생하는 파쇠, 슬러리, 또는 스케일로부터 수득될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 담체(S)는, 상기 환원성 금속(RM) 외에, 상기 메탄 생성균(MB)과 부착될 수도 있다. 즉, 상기 환원성 금속(RM)과 상기 메탄 생성균(MB)이 상기 담체(S)의 각각 다른 부분에 부착됨으로써, 상기 환원성 금속(RM)과 상기 메탄 생성균(MB) 간에 이격될 수 있는 것이다.

일 실시 예에 따르면, 상기 메탄 생성부(100)에서, 상기 흡수액(142)에 포함된 수소이온을 수소분자로 환원시키는 과정에서, 상기 환원성 금속(RM) 또는 상기 담체(S)의 환원력이 소진될 수 있다.

또는, 상기 메탄 생성부(100)에서, 상기 환원된 수소분자를, 상기 흡수액(142)에 용해된 이산화탄소의 탄소분자와 결합시켜 메탄으로 생산시키는 과정에서, 상기 메탄 생성균(MB)의 수가 감소할 수 있다.

이에 본 발명에서는, 상기 환원성 금속(RM), 상기 메탄 생성균(MB), 또는 상기 담체(S) 중에서 적어도 어느 하나를 재생하는 방법을 제공한다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 고순도 메탄 생산 시스템(1000)은, 상기 메탄 생성부(100)와 연통된 재생조(500)를 포함할 수 있다. 상기 재생조(500)는, 상기 환원성 금속(RM), 상기 메탄 생성균(MB), 또는 상기 담체(S) 중에서 적어도 어느 하나를 재생할 수 있다.

이에 따라, 상기 재생조(500)는, 상기 메탄 생성부(100)로부터 제공받은, 재생이 필요한 환원성 금속(RM), 메탄 생성균(MB), 또는 담체(S) 중에서 적어도 어느 하나를 재생할 수 있다.

상기 재생조(500)는, 상기 재생된 환원성 금속(RM), 메탄 생성균(MB), 또는 담체(S) 중에서 적어도 어느 하나를 상기 메탄 생성부(100)로 반송할 수 있다. 이에 따라, 상기 고순도 메탄 생산 시스템(1000)은, 상기 환원성 금속(RM) 또는 상기 담체(S)의 환원력이 소진, 및 상기 메탄 생성균(MB) 수의 감소 없이, 상기 바이오가스(BG) 중의 이산화탄소를 상기 메탄으로 용이하게 생산할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 재생조(500)는 상기 환원성 금속(RM) 재생하는 제1 재생조와, 상기 담체(S)를 재생하는 제2 재생조를 분리하여 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 상기 환원성 금속(RM)과 상기 메탄 생성균(MB)이 근거리의 공존을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 메탄 생성균(MB)의 생장 및 생물학적 대사 저해를 방지할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 예에 따른 고순도 메탄 생산 시스템(1000)이 설명되었다. 상기 고순도 메탄 생산 시스템(1000)을 이용하는 경우, 이산화탄소를 제거함과 동시에 고순도 메탄을 생산할 수 있다.

이하, 상기 고순도 메탄 생산 시스템(1000)을 이용한 고순도 메탄 생산 방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고순도 메탄 생산 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 6은 단계 S140을 설명하기 위한 순서도이다.

도 5를 참조하면, 상기 고순도 메탄 생산 방법은, 이산화탄소 및 메탄을 포함하는 바이오가스가 유입되는 단계(S110), 상기 이산화탄소를 흡수액에 용해시키는 단계(S120), 상기 이산화탄소가 용해된 흡수액을 유입시키는 단계(S130), 환원성 금속이 부착된 담체를 제조하는 단계(S140), 상기 흡수액에 포함된 수소이온을 상기 환원성 금속에 의해 수소분자로 환원시키는 단계(S150), 상기 환원된 수소분자와 상기 이산화탄소를 메탄 생성균에 의해 메탄으로 생산하는 단계(S160), 및 상기 생산된 메탄을 유출하는 단계(S170)를 포함할 수 있다.

이하, 각 단계에 대하여 설명하기로 한다.

단계 S110

단계 S110에서, 이산화탄소 및 메탄을 포함하는 바이오가스(BG)가 유입될 수 있다. 바이오가스(BG)는, 40~50%의 이산화탄소 및 50~60%의 메탄을 포함할 수 있다.

상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 후술되는 단계들에 의해, 상기 바이오가스(BG) 중의 이산화탄소를 메탄으로 생산하여, 메탄의 함량이 93% 이상인 천연가스가 생산될 수 있다.

단계 S120

단계 S120에서, 상기 이산화탄소를 흡수액(142)에 용해시킬 수 있다. 상술된 바와 같이, 동일 컨디션에서, 이산화탄소의 용해도는 메탄의 용해도보다 클 수 있다. 이에 따라, 상기 유입된 상기 바이오가스(BG) 중 이산화탄소가, 상기 흡수액(142)에 용해될 수 있다.

한편, 단계 120에서, 상기 바이오가스(BG) 중 상기 흡수액(142)에 용해되지 않은 메탄은, 배출되어 저장될 수 있다. 즉, 본 발명의 목표에 따라, 바이오가스(BG)로부터 메탄을 수집하여 1차 저장할 수 있는 것이다.

단계 S130

단계 S130에서, 상기 이산화탄소가 용해된 흡수액(142)을 유입시킬 수 있다.

상기 이산화탄소가 용해된 흡수액(142)은, 후술되는 단계에서 환원성 금속(RM), 담체(S), 및 메탄 생성균(MB)에 제공되어, 메탄으로 생산될 수 있다.

단계 S140

단계 S140에서, 환원성 금속(RM)이 부착된 담체(S)를 제조할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 단계 S140는 순서에 제한되지 않고 선택적으로 수행될 수 있다. 구체적으로, 단계 S130 이전의 단계에서, 순서에 제한되지 않고 선택적으로 수행될 수 있다.

단계 S140을 보다 상세히 설명하기 위해, 도 6을 참조하기로 한다.

도 6을 참조하면, 단계 S140은, 환원성 금속이온 용액을 제조하는 단계(S142), 상기 환원성 금속이온 용액에 담체를 혼합하여, 혼합용액을 제조하는 단계(S144), 및 상기 담체에 상기 환원성 금속이온을 부착시키는 단계(S142)를 포함할 수 있다. 이하, 각 단계에 대하여 설명하기로 한다.

단계 S142

단계 S142에서, 환원성 금속이온 용액을 제조할 수 있다.

상기 환원성 금속이온 용액을 제조하기 위해, 먼저 환원성 금속(RM)을 준비할 수 있다. 예를 들어, 상기 환원성 금속(RM)의 주성분은 철, 제강 공정에서 폐기물로 발생하는 파쇠로부터 수득된 영가철 수 있다. 또는 상기 환원성 금속(RM)의 주성분은, 합성하여 수득된 나노 영가철일 수 있다

용매 중에, 상기 환원성 금속(RM)을 첨가하여 상기 환원성 금속이온 용액을 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 용매는, 95%의 에탄올 수용액일 수 있고, 제조된 상기 환원성 금속이온 용액은 Fe³ ⁺ 이온 용액일 수 있다.

단계 S144

단계 S144에서, 상기 환원성 금속(RM)이온 용액에 담체(S)를 혼합하여, 혼합용액을 제조할 수 있다.

상기 혼합용액을 제조하기에 앞서, 상기 담체(S)를 준비할 수 있다.

상기 담체(S)는 산성 용액으로 산처리하여 준비될 수 있다. 예를 들어, 상기 담체(S)는 무기 담체일 수 있고, 10%의 염산 및 10%의 질산이 혼합된 산성 용액으로 산처리하여 준비될 수 있다.

이후, 상기 환원성 금속(RM)이온 용액에, 상기 산처리된 담체(S)를 혼합하여 상기 혼합용액을 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 환원성 금속(RM)이온 용액이 Fe³⁺ 이온 용액이고, 상기 담체가 무기 담체인 경우, Fe³ ⁺/무기 담체 혼합용액이 제조될 수 있다.

단계 S146

단계 S146에서, 상기 혼합용액에 환원제를 첨가할 수 있다. 예를 들어, 상기 환원제는, NaBH₄ 수용액일 수 있다.

상기 혼합용액을 교반하면서 상기 환원제를 첨가하여, 상기 담체(S)에 상기 환원성 금속이온(RM)을 부착시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 혼합용액을 300 rpm으로 교반하면서, 상기 환원제를 느린 속도로 떨어뜨려 부착시킬 수 있다.

이에 따라, 단계 S144에서 예를 들어 상술된 Fe³ ⁺/무기 담체 혼합용액의 Fe³ ⁺ 이온이 영가철로 환원되고, 상기 영가철이 상기 무기 담체(S)에 부착될 수 있다.

이후, 상기 혼합용액에 환원제를 첨가하여 수득한 고형물을 복수 회 세척 및 건조하여, 상기 환원성 금속(RM)이 부착된 담체(S)를 수득할 수 있다.

다시 도 5를 참조하여, 단계 S150 내지 S170을 설명하기로 한다.

단계 S150

단계 S150에서, 단계 S130으로부터 제공된 상기 흡수액에 포함된 수소이온을, 단계 S140을 통해 제공된 환원성 금속(RM)에 의해 수소분자로 환원시킬 수 있다.

또한, 상기 수소이온을 상기 환원성 금속(RM)이 부착된 담체(S)에 의해 수소분자로 환원시킬 수 있다.

상술된 바와 같이, 상기 담체(S)는, 상기 환원성 금속(RM) 및 상기 메탄 생성균(MB)을 이격시킬 수 있다.

이에 따라, 상기 상기 환원성 금속(RM)과 상기 메탄 생성균(MB)이 근거리의 공존을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 메탄 생성균(MB)의 생장 및 생물학적 대사 저해를 방지할 수 있다

단계 S160

단계 S160에서, 상기 환원된 수소분자와 상기 이산화탄소를 메탄 생성균(MB)에 의해 메탄으로 생산할 수 있다.

단계 S170

단계 S170에서, 상기 생산된 메탄을 유출할 수 있다.

상술된 바와 같이, 단계 120에서, 상기 바이오가스(BG) 중 상기 흡수액(142)에 용해되지 않은 메탄은, 배출되어 1차 저장된 바 있다.

이후, 단계 S160에서 상기 바이오가스(BG) 중 흡수액(142)에 용해된 이산화탄소가 상기 메탄으로 생산되어, 단계 S170에서 배출되어 2차 저장될 수 있는 것이다.

이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따르면 바이오가스(BG)로부터 고순도 메탄을 생산할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 단계 S130 내지 단계 S160은 순환하여 반복 수행될 수 있다.

즉, 단계 S160에서 상기 메탄으로 생산되지 않은 이산화탄소를 포함하는 흡수액(142)이, 단계 S130으로 유입될 수 있다. 이후, S140 내지 S170이 다시 수행되는 동안, 단계 S160에서 상기 메탄으로 생산되지 않은 이산화탄소를 포함하는 흡수액(142)이, 단계 S130으로 재유입될 수 있다.

따라서, 이러한 순환 공정이 반복 수행되는 것에 의해, 고순도 메탄을 생산할 수 있다.

본 명세서에서는, 바이오가스(BG)에 포함된 이산화탄소를 저감시키는 방법을 실시 예로 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 바이오가스(BG) 이외에 제철, 시멘트, 또는 석유화학과 같은 이산화탄소가 배출되는 산업에서, 이산화탄소 저감을 위한 기술로도 활용 가능하다.

이하, 본 발명의 구체적인 실험 예가 설명된다.

도 7은 본 발명의 실험 예 1-1 및 2-1에 따른 담체의 사진이고, 도 8은 본 발명의 실험 예 1-2 및 2-2에 따른 환원성 금속이 표면에 부착된 담체의 사진이다.

도 7을 참조하면, 각각의 크기가, 75 μm~2.8 mm인 실험 예 1-1에 따른 담체, 및 75~425 μm인 실험 예 2-1에 따른 담체를 제조하였다.

즉, 실험 예 1-1에 사용한 담체는 실험 예 2-1에 사용한 담체에 비해 큰 입자가 많이 포함되어 있었다.

또한, 도 8을 참조하면, 도 7에 사용되었던 각각의 담체를 이용하여 환원성 금속(나노 영가철)을 부착하였으며, 실험 예 1-2에서는 실험 예 1-1의 담체, 실험 예 2-2에서는 실험 예 2-1의 담체에 환원성 금속을 부착하여 제조하였다.

도 9는 본 발명의 실험 예 1-1 및 2-1에 따른 담체의 수소 발생량을 비교하여 나타낸 그림이며, 도 10은 본 발명의 실험 예 1-2 및 2-2에 따른 환원성 금속이 표면에 부착된 각각의 담체가 가진 수소 발생량 특성을 나타내는 그림이다.

도 9를 참조하면, 환원성 금속이 부착되기 전 실험 예 1-1에 따른 담체의 최대 수소 발생량은 6.74 μmol/g, 실험 예 2-1에 따른 담체의 최대 수소 발생량은 32.48 μmol/g인 것을 확인할 수 있다. 이러한 실험 결과를 통해, 본 발명의 실험 예 2-1에 따른 담체 즉, 입자 크기가 작은 담체가, 큰 비표면적을 가짐에 따라, 높은 수소발생량(32.48 μmol/g) 및 수소발생 속도(최대 7.24 μmol/d)를 보여주고 있음을 확인할 수 있다.

또한, 도 10을 참조하면, 실험 예 1-2에 따른 환원성 금속이 표면에 부착된 담체의 최대 수소 발생량은 12.88 μmol/g, 실험 예 2-2에 따른 환원성 금속이 표면에 부착된 담체의 최대 수소 발생량은 150.61 μmol/g인 것을 알 수 있다. 이러한 실험 결과를 통해, 본 발명의 실험 예 2-2에 따른 담체, 즉, 입자 크기가 작은 담체에 환원성 금속이 부착된 경우, 큰 비표면적을 가짐에 따라 수소발생량과 수소발생 속도 모두 매우 높은 값을 보여주고 있다.

뿐만 아니라, 도 9의 실험 예 2-1에 따른 담체와, 도 10의 실험 예 2-2에 따른 담체(환원성 금속이 표면에 부착된 담체)의 수소 발생 특성을 비교하였을 때, 실험 예 2-2에 따른 담체, 환원성 금속이 표면에 부착된 담체의 최대 수소발생 속도가 4.6~7.7배로 크게 증가한 것을 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실험 예에 따른 환원성 금속이 표면에 부착된 담체는, 바이오 메탄화에 적용하기 적합한 것을 알 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

1000: 고순도 메탄 생산 시스템
100: 메탄 생성부
10: 흡수액 유입구
20: 메탄화 반응조
30: 메탄 유출구
40: 흡수액 반송구
200: 이산화탄소 용해부
110: 가스 유입구
120: 이산화탄소 흡수조
130: 메탄 배출구
140: 흡수액 유출구
142: 흡수액
300: 바이오가스 제공부
400: 메탄 저장부
500: 재생조
BG: 바이오가스
RM: 환원성 금속
MB: 메탄 생성균
S: 담체

Claims

이산화탄소가 용해된 흡수액을 유입받는 흡수액 유입구;
상기 흡수액에 포함된 수소이온을 수소분자로 환원시키는 환원성 금속 및 상기 환원된 수소분자와 상기 이산화탄소를 메탄으로 생산하는 메탄 생성균이 제공되는 메탄화 반응조; 및
상기 생산된 메탄을 유출하는 메탄 유출구;를 포함하는 메탄 생성부를 가지되,
상기 메탄화 반응조는 담체를 더 제공하고, 상기 메탄 생성균의 생장 및 생물학적 대사가 고려되어, 상기 담체에 의해 상기 환원성 금속 및 상기 메탄 생성균이 이격되는, 고순도 메탄 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
이산화탄소 및 메탄을 포함하는 바이오가스가 유입되는 가스 유입구;
상기 이산화탄소를 흡수액에 용해시키는 이산화탄소 흡수조;
상기 메탄을 배출하는 메탄 배출구; 및
상기 메탄 생성부의 흡수액 유입구와 연통되어, 상기 이산화탄소 흡수조의 이산화탄소가 용해된 흡수액을 제공하는 흡수액 유출구;를 포함하는 이산화탄소 용해부를 갖는, 고순도 메탄 생산 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 메탄 생성부는,
상기 메탄화 반응조에서 메탄으로 생성되지 않은 이산화탄소를, 상기 이산화탄소 용해부로 반송시키는 흡수액 반송구를 더 포함하는, 고순도 메탄 생산 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 이산화탄소 용해부의 가스 유입구와 연통되어, 바이오가스를 제공하는 바이오가스 제공부를 더 포함하는, 고순도 메탄 생산 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 메탄 생성부의 메탄 유출구 및 상기 이산화탄소 용해부의 메탄 배출구와 연통되어, 상기 메탄이 유입되는 메탄 저장부를 더 포함하는, 고순도 메탄 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 담체는 상기 환원성 금속 표면에 부착되어, 상기 환원성 금속 및 상기 메탄 생성균을 이격시키는, 고순도 메탄 생산 시스템.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 담체의 크기는 75~425 μm인, 고순도 메탄 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 환원성 금속의 주성분은 영가철인, 고순도 메탄 생산 시스템.
이산화탄소가 용해된 흡수액을 유입시키는 단계;
환원성 금속이 부착된 담체를 제조하는 단계;
상기 흡수액에 포함된 수소이온을 상기 환원성 금속에 의해 수소분자로 환원시키는 단계;
상기 환원된 수소분자와 상기 이산화탄소를 메탄 생성균에 의해 메탄으로 생산하는 단계; 및
상기 생산된 메탄을 유출하는 단계;를 포함하되,
상기 수소분자로 환원시키는 단계는,
상기 메탄 생성균의 생장 및 생물학적 대사가 고려되어, 상기 담체에 의해 상기 환원성 금속 및 상기 메탄 생성균이 이격되는 것을 포함하고,
상기 담체에 의해, 상기 수소이온이 상기 수소분자로 환원되는 것을 더 포함하되,
상기 담체의 비표면적이 증가하는 경우, 상기 담체의 비표면적 증가에 따라, 상기 환원을 통한 상기 수소분자의 생성 속도가 빨라지고, 상기 수소분자의 생성량이 증가되는 것을 포함하는, 고순도 메탄 생산 방법.
제10 항에 있어서,
상기 흡수액을 유입시키는 단계 이전에,
이산화탄소 및 메탄을 포함하는 바이오가스가 유입되는 단계; 및
상기 이산화탄소를 흡수액에 용해시키는 단계;를 더 포함하는 고순도 메탄 생산 방법.
제11 항에 있어서,
상기 이산화탄소를 흡수액에 용해시키는 단계에서,
상기 바이오가스에 포함된 메탄을 배출하는 것을 더 포함하는, 고순도 메탄 생산 방법.
삭제
제10 항에 있어서,
상기 환원성 금속이 부착된 담체를 제조하는 단계는,
용매 중에, 환원성 금속을 첨가하여, 환원성 금속이온 용액을 제조하는 단계;
상기 환원성 금속이온 용액에 담체를 혼합하여, 혼합용액을 제조하는 단계; 및
상기 혼합용액에 환원제를 첨가하여, 상기 담체에 상기 환원성 금속이온을 부착시키는 단계;를 포함하는, 고순도 메탄 생산 방법.