KR20040087819A

KR20040087819A - 음식물 쓰레기를 이용한 고체연료 제조방법

Info

Publication number: KR20040087819A
Application number: KR1020030022812A
Authority: KR
Inventors: 김계숙; 강광대
Original assignee: 김계숙; 강광대
Priority date: 2003-04-08
Filing date: 2003-04-08
Publication date: 2004-10-15
Also published as: KR100532624B1

Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기를 이용한 고체연료 제조방법에 관한것으로서, 더욱 구체적으로는 본원 출원인의 선출원 특허출원 제2003-2226호에서 얻어진 고체연료 기초물질에 무정형탄소 미세 분말, 제오라이트, 오산화바나듐, 산화티탄을 교반하여 얻어진 처리물과 음식물 쓰레기 분쇄액 및 활성탄을 혼합한 활성쓰레기액을 투입하면서 일정한 온도로 가열하여 고분자 가연성 연료물이 생성되도록 하는 제1공정과; 상기 제1공정의 고분자 가연성 연료물에, 폐식용유와 폐에칠렌수지를 혼합하여 적절한 온도로 가열한 용융콜로이드을 투입하는 제2공정과; 상기 제2공정에 의해 얻어진 결과물에 당밀을 투입하여 압축성형 하는 제3공정으로 유기성 고체연료를 제조할 수 있도륵 함으로써 발영량이 높은 실질적인 유기성 고체연료를 얻을 수 있도록 한것이다.

Description

음식물 쓰레기를 이용한 고체연료 제조방법{manufacturing method of solid fuel which is utilized kind of food waste}

본 발명은 본원 출원인이 선 출원한 특허출원 제2003-2226호(음식물 쓰레기 처리방법)에서 얻어진 처리물을 이용하여 실질적인 연료로 사용 가능한 유기성 고체연료 제조방법에 관한 것이다.

종래에도 음식물 쓰레기를 사료화하거나 퇴비화하는 것에서 탈피하기 위하여 음식물 쓰레기를 연료화하고자 하는 방법들이 많이 시도 되었고, 이에 따라 다양한 고체연료가 출시되었다.

그러나 이러한 고체연료는 그 발열량이 너무 낮아 연료로 사용하기에는 부적합하였으며, 뿐만 아니라 그 제조 비용도 높아 수익성이 극히 저조하여 현재 음식물 쓰레기를 연료화하고자하는 시도는 답보 상태이다.

따라서 음식물 쓰레기를 실질적으로 연료로 사용할 수 있도록 하는 기술이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 적극적으로 부응하기 위함에 그 기술적인 과제를 두고 발명된 것으로서, 특히 발영량이 높은 고체연료를 얻을 수 있도록 한것인데, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 이해를 돕기위한 블럭도이다.

본원 출원인의 선출원 특허출원 제2003-2226호에서 얻어진 고체연료 기초물질 즉, 농업부산물인 섬유소와, 금속산화물과, 무정형탄소 미세분말과, 당밀을 일정형태의 반응기에 투입, 교반하면서 약100 - 120℃의 열을 가하여 알갱이 형태의 벌집형(hemeycomd)유기성분자체 세라믹스로 제조하는 공정과, 상기 공정에서 제조된 일정량의 분자체에 수분을 포함한 음식물 쓰레기 분말을 호정화액으로 만든 다음 투입하여 일정한 열에서 일정시간동안 교반시킴과 동시에 음파(가청주파수)와 열풍을 공급하는 공정으로 얻어진 고체연료 기초물질에,

무정형탄소 미세 분말 (아탄, 갈탄, 무연탄등) 700g과, 제오라이트 [Zeolite - 자연에서 널리 산출되는 수화 알루미노규산염 (비석 )] 100g과, 오산화바나듐(V₂O₅) 10g과, 산화티탄(Tio₂) 20g을 교반하여 얻어진 처리물과, 입경2mm이하의 음식물 쓰레기 분쇄액 및 활성탄을 혼합한 활성쓰레기액을 투입하면서 일정한 온도로 가열하여 고분자 가연성 연료물이 생성되도록 하는 제1공정과;

위 제1공정의 고분자 가연성 연료물 1000g에, 폐식용유와 폐에칠렌수지를 혼합하여 적절한 온도로 가열한 용융콜로이드 50g을 투입하는 제2공정과, 위 제2공정에 의해 얻어진 결과물에 당밀을 투입하여 압축성형 하는 제3공정으로 유기성 고체연료를 제조할 수 있도록 하여서된 것이고,

상기의 제1공정에서 처리물에 활성쓰레기액 투입은 일정한 량으로 분할되어 일정한 간격으로 투입되고, 이 때 가열 온도는 80 - 150℃ 범위내로 하며, 또 활성쓰레기액은 음식물 쓰레기 분쇄액 1000g에 활성탄 10g을 투입하여 얻을 수 있도록 하며,

한편 제2공정의 용융콜로이드는 폐식용유 1000g과 폐에칠렌수지 300g을 혼합하여 약170℃의 열로 가열하여 얻도록 하고,

또한 제3공정에서 당밀의 투입비율은 결과물 전량 대비 1%로 한다..

이와 같이 된 본 발명은 제1공정에서 처리물에 활성쓰레기액을 투입하면서 가열하면 활성쓰레기액에 함유된 수분은 증발하게되고, 유가물(부유물)은 성분별로 중합 및 축합반응을 일으켜 고분자 가연성 연료물이 되며, 이러한 고분자 가연성 연료은 제2공정의 용융콜로이드에 의해 집단 중합 유기성 물질로 되는 것이다.

이를 좀더 상세히 설명하면 즉, 위 유가물에 포함된 활성쓰레기액을 성분별로 분리하여 그 반응을 각각 설명하면,

활성쓰레기액의 주재원료인 음식물 쓰레기에는 탄수화물(곡류와 과일류) 14.7%, 지방(fatty) 13.7%, 섬유소(cellulose)와 해미섬유소 53.1%, 단백질(어묵류) 18.5%가 함유되어 있는데,

위 탄수화물은 가장 기본적인 구조를 하고 있는 주요 선상 고분자의 중합체로서 아래의 그림에서와 같이 전분질 모노머(單位體)가 중합하여 망상(網狀)구조를이루고 있고, 이들을 본 발명 제1공정의 처리물에 투입하여 가열하면 처리물과 반응하여 수분은 탈리하고 전분질은 호정화(Dextrinization)로 축합 중합되고, 이와같은 호정화 물질은 충분한 에너지(可燃性)를 발산시킬 수 있게된다.

또 위 지방은 물리화학적(포화도변화,산도의 변화,복합체의 형성)으로 변화하면 열처리 과정에서 우선 가수분해되어 지방산(fattyacid)과 글리세린으로 제조되고, 이들을 축합하면 수지화가 되므로 높은 가연성 물질로 변하게된다.

다음으로 위 섬유소는 대단히 강한 수소 결합을 가지기 때문에 높은 결정성과 용액에 대한 불용성 그리고 유동성이나 용융성이 없으며 고온에서 분해되는 성질을 가지고 있기때문에 이를 연료화 하기에는 좋은 가연성 물질이다.

한편 해미 섬유소는 식물의 세포막 성분중에 섬유소를 제외한 다당류의 혼합임은 물론 엽록소(chlorophyll)를 가지고 있고, 엽록소의 마그네숨(Mg) 핵을 둘레싼 유기분자 모노머는 관능기(Functional Group)를 가지고 있으므로 타 활성단량체와 결합되어 고분자를 가연성으로 변화하게한다.

그리고 위 단백질은 1차 구조인 아미노산, 2차 펨티스, 3차 수소결합으로 이루어진 천연 유기화합물인 바, 열에 의한 반응은 단백질 종류에 따라 유화력(Emulsifping Activity)도 다르게 나타나는데, 이 복합 단백질인 경우 본 발명의 고체연료 제조에서 단백질의 유화력 또는 물질과 혼합하는데 중요한 요인이되기도 한다. 여기서 단백질의 점도(Viscosity or Consistency)변화는 무관하며 공유결합 및 이온(ion) 결합 또 peptide 중합반응이 이루어지므로 가연성을 높인다.

상기한 바와 같이 활성쓰레기액에 함유된 성분(탄수화물,지방,섬유소,해미섬유소,단백질)들이 제1공정의 처리물과 반응함으로써 가연성 물질로 변화 또는 가연성을 높이는 물질로 변화하기 때문에 고분자 가연성 연료물 제조가 가능하고,

이렇게 제조된 고분자 가연성 연료물에 용융콜로이드를 투입하면 용융콜로이드는 아래의 그림에서와 같이 활성쓰레기액에 함유된 탄수화물,지방,섬유소,해미섬유소,단백질을 결합하는 가교체 역활을 하게되므로 위 성분들이 집단 공중합 유기성 물질로 될 수 있게되며,

한편 제3공정의 당밀은 성형결정체(고형제) 작용을 하여 집단 공중합 유기성 물질을 일정한 형상으로 압축 성형 할 수 있게된다.

따라서 상기한 바와 같이 제1,2,3,공정에 의해 제조된 고체연료는 아래의 표에서와 같이 발열양이 높게 나타나므로 농가나 공장에서 실질적으로 연료로 사용할 수 있는 효과가 있게되는 것이다.

Claims

농업부산물인 섬유소와, 금속산화물과, 무정형탄소 미세분말과, 당밀을 일정형태의 반응기에 투입, 교반하면서 약100 - 120℃의 열을 가하여 알갱이 형태의 벌집형 유기성분자체 세라믹스로 제조하는 공정과, 상기 공정에서 제조된 일정량의 분자체에 수분을 포함한 음식물 쓰레기 분말을 호정화액으로 만든 다음 투입하여 일정한 열에서 일정시간동안 교반시킴과 동시에 음파와 열풍을 공급하는 공정으로 얻어진 공지의 고체연료 기초물질에,

무정형탄소 미세 분말, 제오라이트, 오산화바나듐, 산화티탄을 교반하여 얻어진 처리물과 음식물 쓰레기 분쇄액 및 활성탄을 혼합한 활성쓰레기액을 투입하면서 일정한 온도로 가열하여 고분자 가연성 연료물이 생성되도록 하는 제1공정과;

상기 제1공정의 고분자 가연성 연료물에, 폐식용유와 폐에칠렌수지를 혼합하여 적절한 온도로 가열한 용융콜로이드을 투입하는 제2공정과;

상기 제2공정에 의해 얻어진 결과물에 당밀을 투입하여 압축성형 하는 제3공정으로 유기성 고체연료를 제조할 수 있도록 하여서됨을 특징으로하는 음식물 쓰레기를 이용한 고체연료 제조방법.