KR102565329B1 - 바이오매스를 이용한 식물성 실리카 및 다공성 바이오차 제조 방법 - Google Patents

바이오매스를 이용한 식물성 실리카 및 다공성 바이오차 제조 방법 Download PDF

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KR102565329B1
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최용근
박새롬
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주식회사 초이랩
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Abstract

본 발명은 (a) 식물계 바이오매스로부터 적어도 하나, 또는 둘 이상으로 이루어지는 식물계 바이오매스군을 350℃ ~ 750℃의 온도 범위에서 열분해한 후, 5초 ~ 10시간 동안 열분해 및 가스화 반응이 이루어지도록 하여 바이오차를 제조하는 단계; (b) 상기 바이오차에 추출용매를 혼합한 후, 고상과 액상으로 분리하는 고액 분리를 수행하여 액상을 획득하고, 획득한 액상으로부터 식물성 실리카를 추출 및 분획하는 단계; (c) 상기 고액 분리를 통해 획득한 고상으로부터 다공성 바이오차를 추출 및 분획하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
* 국가연구개발사업 정보
- 과제고유번호 : 20053530
- 연구사업명 : 예비창업패키지
- 연구과제명 : 바이오매스를 이용한 식물성 실리카 및 다공성 바이오차 제조 방법
- 주관기관명: ㈜초이랩
- 부처명 : 중소벤처기업부
- 연구관리전문기관 :
서울과학기술대학교 창업지원단
- 연구기간 : 2022.05.31. - 2023.01.31.
참여연구원: 최용근, 박새롬

Description

바이오매스를 이용한 식물성 실리카 및 다공성 바이오차 제조 방법{MANUFACTURING OF BIO-SILICA AND POROUS BIOCHAR FROM BIOMASS}
본 발명은 바이오매스로부터 식물성 실리카 및 다공성 바이오차를 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바이오매스로부터 열처리를 통해 바이오차를 얻고 이를 바로 추출용매 중 하나와 반응시켜 액층에서 식물성 실리카를 추출 및 분획하고, 하층에서는 다공성 바이오차를 추출 및 분획하는 것으로 바이오매스로부터 식물성 실리카 및 다공성 바이오차를 단순 공정을 통해 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 바이오차(biochar)는 다양한 농부산물을 포함하는 식물 및 가축의 배설물 등을 포함하는 바이오매스(biomass)를 산소가 결여된 열분해에 의하여 제조되는 고체 물질로서, 다량의 실리카가 존재하며, 특히 왕겨나 볏짚에는 약 10중량% 정도에 해당하는 실리카를 포함하는 것으로 알려져 있다.
바이오매스로부터 실리카를 얻기 위하여, 바이오매스의 유기물(셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 등)을 제거하는 기술개발의 연구는 지속적으로 이루어져 왔다.
한편, 왕겨를 비롯한 식물체는 약 0.1g/mL로 밀도가 매우 낮은 원료로써 매우 적은 질량임에도 불구하고 부피가 매우 커서 공정 부피가 커지고 세척 및 화학물질 처리시 과량이 물이 사용되게 된다.
이러한 경우에는 물의 양이 많아질 뿐만 아니라 이로 인해서 반응기와 세척기의 부피가 커지게 되고, 세척 공정 중 식물체를 다룰 때 부피가 커서 취급(handling)에 어려움이 있으며, 관련 시설이 대량화되면서 설비 비용이 증가하는 문제가 있고 상용화급 공정에 적합하지 않은 문제가 있었다.
이에, 대한민국 공개특허 제10-2019-0131283호에는, 바이오매스(biomass)를 준비하는 단계; 상기 바이오매스를 가열하여 바이오매스의 부피 및 질량을 줄이는 1차 열처리 단계; 상기 1차 열처리된 바이오매스를 산성 용액, 이온성 용액 또는 미생물 발효액 중 어느 하나와 반응시켜 상기 바이오매스로부터 금속 이온을 제거하는 2차 열처리 단계; 상기 2차 열처리된 바이오매스를 세척 및 여과하는 단계; 및 상기 세척한 바이오매스로부터 탄소성분 및 기타 잔류물을 최종 열분해하기 위한 3차 열처리하는 단계를 포함하는 실리카 제조방법이 게재된 바 있다.
그러나, 전술한 선행기술문헌에 의하면, 열처리하는 과정만을 통해 실리카를 제조하기 때문에 제조된 실리카의 품질이 매우 낮을 수밖에 없고, 이는 결국 실리카의 활용성이 현저하게 떨어질 수밖에 없는 문제점이 있는 것이다.
여기서 전술한 배경기술 또는 종래기술은 본 발명의 기술적 의의를 이해하는데 도움이 되기 위한 것일 뿐, 본 발명의 출원 전에 이 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 기술을 의미하는 것은 아니다.
대한민국 공개특허 제10-2019-0131283호 대한민국 등록특허 제10-2348908호
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 전술한 배경기술에 의해서 안출된 것으로, 제조된 바이오차를 추출용매에 침지시켜 실리카를 추출함으로써, 화학적 개질 없이도 식물성 실리카를 추출할 수 있어 바이오차로부터 실리카를 획득하기 위한 공정을 단순화시키면서 고품질의 실리카를 제공할 수 있는 바이오매스를 이용한 식물성 실리카 및 다공성 바이오차 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 실리카를 추출하고 남은 잔여 바이오차를 폐수 오염물질 제거를 위한 흡착, 대기 오염물질 제거를 위한 흡착 등에 활용하거나, 복합비료 제조 시 활용할 수 있어 바이오차의 활용성 증대 및 성능(표면적, 흡착성능 등)을 향상시킬 수 있는 바이오매스를 이용한 식물성 실리카 및 다공성 바이오차 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
다만, 본 발명의 목적은 이에만 제한되는 것은 아니며, 명시적으로 언급하지 않더라도 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 이에 포함됨은 물론이다.
이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, (a) 식물계 바이오매스로부터 적어도 하나, 또는 둘 이상으로 이루어지는 식물계 바이오매스군을 350℃ ~ 750℃의 온도 범위에서 열분해한 후, 5초 ~ 10시간 동안 열분해 및 가스화 반응이 이루어지도록 하여 바이오차를 제조하는 단계; (b) 상기 바이오차에 추출용매를 혼합한 후, 고상과 액상으로 분리하는 고액 분리를 수행하여 액상을 획득하고, 획득한 액상으로부터 식물성 실리카를 추출 및 분획하는 단계; (c) 상기 고액 분리를 통해 획득한 고상으로부터 다공성 바이오차를 추출 및 분획하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a) 단계는, 열분해 및 가스화 반응이 이루어진 식물계 바이오매스군을 100℃ ~ 150℃의 온도로 건조 한 후, 일정 입자를 가지도록 파쇄하는 단계; 및 파쇄된 식물계 바이오매스군을 체거름 방식을 통해 0.1㎛ ~ 500㎛로 이루어지는 바이오차만을 선별하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (b) 단계는, (b1) 바이오차와 염기 또는 산성 용액으로부터 선택된 추출용매에 1:1 ~ 1:20의 중량비로 혼합하여 20℃ ~ 100℃에서 5분 ~ 24시간 동안 침지하는 단계; (b2) 침지가 완료된 이후, 침지물을 고상과 액상으로 분리하는 고액 분리를 수행하여 액상을 획득하는 단계; (b3) 상기 액상을 중화하는 단계; (b4) 중화가 완료되면, 중화된 혼합물을 침전시키고, 침전이 완료되면, 하층부를 이루는 침전물을 회수하는 단계; (b5) 회수한 침전물을 세척하여 침전용매에 용해되어 있는 리그닌을 제거하는 단계; 및 (b6) 세척된 침전물을 50℃ ~ 70℃의 온도로 건조하여 고상의 실리카를 획득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 추출용매는, NaOH, KOH, Ca(OH)2, HCl, H2SO4 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 고상을 중화하는 단계; (c2) 중화가 완료된 이후, 상기 고상을 침전시키는 단계; (c3) 침전이 완료되면, 하층부를 이루는 침전물을 회수하고, 회수한 침전물을 세척하는 단계; 및 (c4) 50℃ ~ 105℃의 온도로 건조하여 다공성 바이오차를 획득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 식물 바이오매스를 이용하여 바이오차를 제조하고, 제조된 바이오차를 추출용매에 침지시켜 실리카를 추출함으로써, 화학적 개질 없이도 식물성 실리카를 추출할 수 있어 바이오차로부터 실리카를 획득하기 위한 공정을 단순화시키면서 고품질의 실리카를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 실리카를 추출하고 남은 잔여 바이오차를 폐수 오염물질 제거를 위한 흡착, 대기 오염물질 제거를 위한 흡착 등에 활용하거나, 복합비료 제조 시 활용할 수 있어 바이오차의 활용성 증대 및 성능(표면적, 흡착성능 등)을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
더불어, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오매스를 이용한 식물성 실리카 및 다공성 바이오차를 제조하는 과정을 나타낸 순서도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오매스로부터 추출된 식물성 실리카의 수율을 나타낸 표,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오매스로부터 추출된 식물성 실리카를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 바이오차의 염료 흡착 결과를 나타낸 그래프,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 추출 전후 바이오차의 표면적 결과를 나타낸 표이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 이하에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 식별부호를 사용할 수 있다. 이러한 식별부호는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것이고, 설명의 편의를 위하여 사용되는 것일 뿐, 그 식별부호에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속" 된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 바이오매스를 이용한 식물성 실리카 및 다공성 바이오차 제조 방법은 식물계 바이오매스군을 열분해하여 바이오차로 제조한 뒤, 이를 추출용매에 침지하여 액층에서 식물성 실리카를 추출 및 분획하고, 하층에서는 다공성 바이오차를 추출 및 분획하여 각각 식물성 실리카 및 다공성 바이오차를 획득하는 것이다.
여기서, 식물계 바이오매스는 쌀, 보리, 콩, 흑미, 서리태, 대두, 밀, 조, 수수, 옥수수, 호밀, 볏짚, 밀짚, 옥수수속(corn cobs), 옥수수대(corn stover), 벼껍질, 종이 제품, 목재, 톱밥, 농업 폐기물, 잔디, 사탕수수 찌꺼기(bagasse), 면(cotten), 아마(flax), 대나무, 마닐라삼(abaca), 조류(algae), 과일껍질 및 해조류로 구성된 군으로부터 적어도 하나, 또는 둘 이상의 바이오매스군으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 본 발명의 바이오매스를 이용한 식물성 실리카 및 다공성 바이오차 제조 방법은 바이오차 제조단계(S10)가 수행된다.
바이오차 제조단계(S10)는 식물계 바이오매스로부터 적어도 하나, 또는 둘 이상으로 이루어지는 식물계 바이오매스군을 일정 온도로 가열하여 열분해가 이루어지도록 하고, 열분해가 이루어진 바이오매스 혼합물의 가스화 반응이 이루어지도록 하는 바이오매스의 열분해 및 가스화 반응 단계를 수행한다.
여기서, 바이오매스의 열분해 및 가스화 반응 단계는 식물계 바이오매스군을 350℃ ~ 750℃의 온도 범위에서 열분해한 후, 5초 ~ 10시간 동안 열분해 및 가스화 반응이 이루어지도록 한다.
이러한 바이오차 제조단계(S10)에서는 열분해 및 가스화 반응이 이루어진 식물계 바이오매스군을 100℃ ~ 150℃의 온도로 건조 한 후, 일정 입자를 가지도록 파쇄하는 식물계 바이오매스군 건조 및 파쇄단계를 수행한다.
또한, 바이오차 제조단계(S10)는 파쇄된 식물계 바이오매스군을 체거름 방식을 통해 0.1㎛ ~ 500㎛로 이루어지는 바이오차만을 선별하는 단계를 더 수행한다.
이후, 전술한 S10 단계에 의해 제조된 바이오차로부터 식물성 실리카를 추출 및 분획하는 단계(S20)를 수행한다.
바이오차로부터 식물성 실리카를 추출 및 분획하는 단계(S20)는 제조된 바이오차와 추출용매를 일정 중량비로 혼합하여 침지하는 바이오차 침지단계(S210)가 수행된다.
여기서, 추출용매로는 NaOH, KOH, Ca(OH)2, HCl, H2SO4 등의 염기 또는 산성 용액으로부터 선택될 수 있다.
바이오차 침지단계(S210)는 바이오차와 추출용매의 혼합비는 1:1~1:20의 중량비율로 침지시킬 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
또한, 바이오차 침지단계(S210)는 바이오차의 침지시 20℃ ~ 100℃의 온도 범위에서 5분 ~ 24시간 동안 이루어질 수 있으나, 60℃ ~ 75℃의 온도 범위에서 30분 ~ 90분 동안 침지될 수도 있을 것이다.
이후, 바이오차로부터 식물성 실리카를 추출 및 분획하는 단계(S20)는 바이오차의 침지가 완료된 이후, 이 침지물을 고상과 액상으로 분리하는 고액 분리를 수행하여 액상을 획득하고, 획득한 액상을 중화 및 침지시켜 식물성 실리카를 추출하는 단계(S220)를 수행한다.
식물성 실리카를 추출하는 단계(S220)는 고액 분리를 통해 획득한 액상을 중화하고, 중화가 완료되면, 상기 중화된 혼합물을 침전시키고, 침전이 완료되면, 하층부를 이루는 침전물을 회수하는 단계이다.
이후, 바이오차로부터 식물성 실리카를 추출 및 분획하는 단계(S20)는 회수한 침전물을 50℃ ~ 70℃의 온도로 건조하여 고상의 실리카를 획득하는 실리카 획득단계(S230)를 수행한다.
한편, 실리카 획득단계(S230)는 실리카를 건조하기 전, 회수한 침전물을 적어도 3회 이상 세척하는 단계를 더 수행할 수 있으며, 바람직하게는 실리카의 색상이 흰색으로 되거나 세척 용매의 흡광도를 측정하였을 때 불순물이 측정되지 않거나 세척 용매의 pH가 중성으로 나타날 때까지 진행할 수 있다.
이후, 상기 식물성 실리카를 추출하는 단계(S220)를 통해 분리된 고상을 세척하여 다공성 바이오차를 제조하는 단계(S30)를 수행한다.
이때, 다공성 바이오차를 제조하는 단계(S30)는 분리된 고상을 중화하고, 중화가 완료되면, 세척을 진행하여 고상의 다공성 바이오차를 획득하는 단계이다.
이러한 다공성 바이오차를 제조하는 단계(S30)는 중화가 완료된 이후, 상기 분리된 고상과 추출용매가 혼합된 혼합물을 20℃ ~ 100℃에서 5분 ~ 4시간 동안 침전시키고, 침전이 완료되면, 하층부를 이루는 침전물을 회수하고, 회수한 침전물을 적어도 3회 이상 세척한 후, 50℃ ~ 105℃의 온도로 건조함으로써, 고상의 다공성 바이오차를 획득하는 것이다.
[실시예 1]
실시예1은 전술한 S10 단계를 통해 바이오차를 제조한 것으로, 보다 구체적으로 바이오차를 제조함에 있어서 왕겨를 체거름 방식을 통해 0.1㎛ ~ 500㎛ 로 분쇄하였다. 분쇄 및 건조된 왕겨는 350℃ ~ 750℃의 온도 범위에서 5초 ~ 10시간 동안 열분해하여 바이오차를 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 2는 전술한 S20 및 30단계를 통해 식물성 실리카 및 다공성 바이오차를 제조하였다.
보다 구체적으로, 350℃, 550℃, 750℃에서 각각 얻은 바이오차 1g을 5%의 NaOH 용액 10mL에 넣어 혼합한 뒤, 70℃에서 1시간 동안 침지하여 실리카를 추출하였다. 고액분리하여 얻은 액상은 HCl을 사용하여 중화하여 침전시켜 침전물을 회수하였고, 고상은 HCl을 사용하여 중화하고 세척하여 침전물을 회수하였다. 액상 및 고상에서 얻은 침전물은 각각 60℃에서 건조하여 식물성 실리카와 다공성 바이오차를 제조하였다.
[비교예 1]
비교예 1은, 분쇄한 왕겨 1g을 5%의 NaOH 용액 10mL에 넣어 혼합한 뒤, 70 ℃에서 1시간 동안 침지하여 실리카를 추출하였다. 고액분리하여 얻은 액상은 HCl을 사용하여 중화하여 침전시켜 침전물을 회수한 뒤 60℃에서 건조하여 식물성 실리카를 제조하였다.
[실험예 1]
실험예 1은 온도별로 제조된 바이오차로부터 식물성 실리카와 다공성 바이오차 수율을 측정하였다.
구체적으로, 온도별로 제조된 바이오차로부터 식물성 실리카와 다공성 바이오차의 제조 수율은 추출된 식물성 실리카와 다공성 바이오차의 무게를 측정하여 확인하였다.
결과적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 추출된 식물성 실리카의 수율은 바이오차 제작 온도에 따라 달라지는 것으로 나타났다. 특히, 바이오차 제작 온도가 증가함에 따라 실리카 추출 수율이 계속 증가하는 것이 아니라 특정 온도 이상에서는 실리카의 추출 수율이 증가하지 않는 것으로 나타났다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이 추출된 식물성 실리카의 색상 역시 바이오차의 제작 온도에 따라 저온에서 만들어진 바이오차에서 추출된 실리카는 갈색으로 고온에서 만들어진 바이오차에서 추출된 실리카는 흰색을 나타냈다.
[실험예 2]
실험예 2는 추출된 다공성 바이오차의 흡착 효율을 측정하였다.
구체적으로, 온도별로 제조된 바이오차와 이로부터 식물성 실리카를 추출하고 얻은 다공성 바이오차의 흡착능을 평가하기 위해 각각의 바이오차 5mg을 5ppm의 methylene blue 10mL에 넣고 120rpm으로 25℃에서 3 시간, 24 시간 동안 흡착 반응을 진행한 뒤 흡광도를 측정하여 평가하였다.
결과적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 온도별로 제조된 바이오차는 550 ℃에서 제조된 바이오차의 흡착 효율이 가장 좋은 것으로 나타났으나, 바이오차로부터 식물성 실리카를 추출하고 얻은 다공성 바이오차의 경우 바이오차 제조 온도와는 관계없이 모두 3 시간 흡착만으로도 용액 내의 methylene blue를 흡착하는 것으로 나타났다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 실리카 추출 전후의 바이오차의 표면적 분석에서 실리카를 추출 후에 바이오차의 표면적이 약 25배 증가하였다. 이와 같은 결과는 본 발명의 기술로 다공성의 바이오차를 획득할 수 있어 그 활용 및 성능 향상을 유도한 것으로 나타났다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. (a) 콩, 흑미, 서리태, 대두, 밀, 조, 수수, 옥수수, 호밀, 볏짚, 밀짚, 옥수수속(corn cobs), 옥수수대(corn stover), 벼껍질, 종이 제품, 톱밥, 농업 폐기물, 잔디, 사탕수수 찌꺼기(bagasse), 면(cotten), 아마(flax), 대나무, 마닐라삼(abaca), 조류(algae), 과일껍질로 구성되는 식물계 바이오매스로부터 적어도 하나, 또는 둘 이상으로 이루어지는 식물계 바이오매스군을 350℃ ~ 750℃의 온도 범위에서 열분해한 후, 5초 ~ 10시간 동안 열분해 및 가스화 반응이 이루어지도록 하고, 열분해 및 가스화 반응이 이루어진 식물계 바이오매스군을 100℃ ~ 150℃의 온도로 건조 한 후, 일정 입자를 가지도록 파쇄한 후, 파쇄된 식물계 바이오매스군을 체거름 방식을 통해 0.1㎛ ~ 500㎛로 이루어지는 바이오차만을 선별하여 바이오차를 제조하는 단계;
    (b) 바이오차를 염기 또는 산성 용액으로부터 선택된 추출용매에 침지하되, 각각 1:1~1:20의 중량비율로 20℃ ~ 100℃의 온도 범위에서 5분 ~ 24시간 동안 침지한 후, 침지물을 고상과 액상으로 분리하는 고액 분리를 수행하여 액상을 획득하고, 획득한 상기 액상을 중화한 후, 중화된 혼합물을 침전시키고, 침전이 완료되면, 하층부를 이루는 침전물을 회수하며, 회수한 침전물을 세척하여 침전용매에 용해되어 있는 리그닌을 제거하고, 세척된 침전물을 50℃ ~ 70℃의 온도로 건조하여 고상의 실리카를 획득하는 단계;
    (c) 상기 고액 분리를 통해 획득한 고상으로부터 다공성 바이오차를 추출 및 분획하는 단계;를 포함하고,
    상기 (c) 단계는,
    (c1) 상기 고상을 중화하는 단계;
    (c2) 중화가 완료된 이후, 상기 고상과 추출용매가 혼합된 혼합물을 20℃ ~ 100℃에서 5분 ~ 4시간 동안 침전시키는 단계;
    (c3) 침전이 완료되면, 하층부를 이루는 침전물을 회수하고, 회수한 침전물을 세척하는 단계; 및
    (c4) 50℃ ~ 105℃의 온도로 건조하여 다공성 바이오차를 획득하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스를 이용한 식물성 실리카 및 다공성 바이오차 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 추출용매는, NaOH, KOH, Ca(OH)2, HCl, H2SO4 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 바이오매스를 이용한 식물성 실리카 및 다공성 바이오차 제조 방법.
  6. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20140116185A (ko) * 2012-01-05 2014-10-01 우한 카이디 엔지니어링 테크놀로지 리서치 인스티튜트 코오퍼레이션 엘티디. 무정형 이산화규소를 함유하는 바이오매스를 위한 종합적 활용 방법
KR20190131283A (ko) 2018-05-16 2019-11-26 한국세라믹기술원 바이오매스를 이용한 실리카 제조방법
KR20210020553A (ko) * 2019-08-16 2021-02-24 한국세라믹기술원 바이오매스로부터 메조 다공성 실리카를 제조하는 방법
KR102348908B1 (ko) 2021-09-14 2022-01-10 한국세라믹기술원 바이오매스를 전처리하여 구형 실리카 입자를 제조하는 방법 및 이를 통해서 제조된 구형 실리카 입자

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