KR20090105952A - 바이오 매스로부터 생산된 재료 및/또는 연료 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바이오매스(biomass)로부터 제조된 재료 및/또는 연료와 관련있다. 이 재료 및/또는 연료는 바이오매스가 적어도 1시간의 처리 기간동안 섭씨 100도 이상의 온도 및 5 bar 이상의 압력에서 처리되는 방법에 따라 제조될 수 있다.

바이오매스, 연료

Description

바이오 매스로부터 생산된 재료 및/또는 연료{MATERIAL AND/OR FUEL PRODUCED FROM BIOMASS}

본 발명은 바이오 매스로부터 생산된 재료 및/또는 연료에 관한 것이다. 이 출원은 고-액 혼합물을 수용하기 위한 적어도 하나의 반응기를 포함하는 고-액 혼합물, 특히 바이오매스의 처리 장치, 적어도 하나의 상기 바이오매스의 처리장치를 포함하는 바이오매스로부터 에너지를 생산하기 위한 플랜트와 연관된다.

실험실 스케일에서 소위 수열 탄화(hydrothermal carbonozation)는 2006년 7월 Potsdamer Max-Planck-Institute for Colloids and Interfaces의 교수 Markus Antonietti에 의해 제안되었다. 이 방법에서는, 바이오매스는 실험실 오토클레이브(autoclave) 내에서 하루의 절반동안 10 bar 및 180도에서 탄소-유사 재료 또는 이의 예비 단계 및 물로 변환된다.

가능한 균일한 연료의 제조에 의한 에너지 회수를 위한 젖은 바이오매스의 이용은 오랫동안 추구되어 왔으나, 이의 이용에 있어서 연소를 포함하는 에너지적 효율의 결여 및 낮은 비용-효율성에 의해 제한되어 왔다. 이산화탄소 및 다른 온실효과 가스 방출은 필연적으로 화석 연료 또는 에너지 운반자(energy carrier)의 연소에 의한 기후 변화의 원인이 된다.

DE 197 23 510 C1에서, 예를 들어, 생물에서 생기는 잔기들의 처리를 위한 남은 음식물 및 이와 유사한 것이 온도 압력 가수처리에 제공되는 실린더형 반응기 장치가 제안되었다. 상기 반응기는 가열가능한 포장 표면을 갖는 루프형 반응기의 형태이다. 상기 서스펜션의 혼합을 보장하기 위한 펌프에 의한 반응기에 의해 흐름이 형성된다.

본 출원의 목적은, 고-액 혼합물로부터 경제적으로 그리고 높은 효율로 제조될 수 있는, 연료, 부식토, 메일라드 또는 메일라드-유사 반응 생성물에 의한 방법을 개발하는 것이다.

상기 목적은 독립항들의 주제에 의해 달성된다. 더 나아간 개발은 종속항들로부터 실현된다.

본 출원에 따른 방법은 탄소-함유 고-액 혼합물 및/또는 피드 재료가 추가적으로 처리 및/또는 반응 및/또는, 중간 이차 및/또는 최종 생성물 이전 및/또는 도중에 제어 또는 처리된다. 이 의미있는 처리, 또는 반응 공정 및/또는 반응, 중간, 이차 및/또는 최종 생성물의 재공정동안의 상기 고-액 혼합물 및 상기 고-액 혼합물의 추가 공정의 선-공정 또는 선 처리에 의해, 연료, 부식토, 메일라드 또는 메일라드 반응 생성물의 수율이 비용 효율적으로 크게 증가될 수 있다.

바이오매스의 에너지적 사용의 과정 중에, 상당히 많은 이산화탄소가 대기로 방출되고 이는 살아있는 식물들이 그들의 성장을 위해 필요로 한다. 바이오매스로부터 나온 연료의 사용은 이산화탄소 중성적이고 이에 더해 기후 친화적이다. 이에 더하여, 예를 들어, 농업적으로 효과적인 지역에 뿌려지는, 부식토의 생성물은 CO₂-배출구(CO₂-sink)로서 제공할 수 있다. 비화석 연료 및 재생가능한 비가공 재료들의 이러한 측정 및 증가되는 에너지적 사용없이, 도쿄 의정서에서 명확히 한 기후 보호 목적을 대부분 달성할 수 없을 것이다.

연료의 제조를 위한 바이오매스의 이용을 위한 본 출원의 방법에 따르면, 변환 공정동안 잃게 되는 탄소의 양이 실질적으로 다른 방법에 비해 적다. 정해진 변환 공정에서 미량의 탄소가 있거나, 탄소가 존재하지 않는다. 탄소의 손실은 알콜 발효 공정 대비 30 퍼센트 이상, 바이오 가스로의 변환 대비 약 50 퍼센트 이상, 나무 탄화 공정 대비 약 70퍼센트 이상, 및 혼합공정 대비 90 퍼센트 이상이다. 따라서, 탄소는 온실효과 가스 및 기후에 해로운 것으로 여겨지는 이산화탄소 또는 또한 메탄으로 배출된다. 이것은 이산화 탄소가 방출되지 않거나 오직 미량만이 방출되는 본 출원의 발명에 의한 경우에 해당하지 않는다.

본 출원에 따른 방법은 높은 효율성을 갖는다, 이에 반해, 상기 알콜 발효는 원래의 바이오매스 또는 추출물에 저장된 에너지와 비교해 3 내지 5 퍼센트의 에너지 수율로 총 효율성이 측정된다. 본 출원에 따른 방법동안, CO₂는 방출되지 않거나 매우 적게 방출된다. 반면, 바이오매스의 바이오가스로의 변환동안, 약 절반의 탄소가 CO₂로 방출된다. 이에 더하여, 매우 미량의 물질만이 바이오가스 플랜트의 경제적인 동작을 위해 적합하다.

바이오매스의 연료로의 변환하는 것으로 알려진 대부분의 방법들과 대조적으로, 본 출원에 따른 방법에 의한 공정동안 발생되는 열은 플랜트의 다른 단계 또는 공정을 위해 사용될 수 있다. 바이오매스의 에너지적 사용의 주요 과제 중 하나는 높은 습도 문제이다. 그러나, 본 출원에 의한 방법에서는 물의 존재는 화학적 변환 공정에서 필수적이다. 요약하면, 바이오매스의 에너지로의 변환을 위한 공업적 스케일로 적용된 방법들은 그들의 효율성의 결여, 낮은 에너지 이용율 및 비용-효율성에 의해 제한된다.

예를 들어, 높은 온도 및 높은 압력에서 바이오매스와 같은 고-액 혼합물을 처리할 때, 상기 처리가 일어나는 반응기들은 특별한 특징들을 가질 수 있다. 그러므로, 상기 반응기의 내면은 극한의 조건 때문에 부식-저항성이거나 적합한 코팅이 제공되어져야 한다. 이에 더하여, 상기 고-액 혼합물을 혼합을 위한 장치가 제공되어야 한다.

본 출원은 탄소-함유 고-액 혼합물로부터의 재료 및/또는 연료, 부식토 및/또는 메일라드 및/또는 메일라드 유사 반응 생성물의 제조 방법과 관련이 있으며, 상기 고-액 혼합물은 100도 이상의 온도 및 5 bar 이상의 압력에서 적어도 1시간의 처리 기간을 두고 처리된다.

본 출원 대상의일 실시예에서, 상기 방법은 반-연속적 또는 연속적인 방식으로 수행된다. 이것은 상기 고-액 혼합물의 처리는, 일련의 양식, 특히 반응 공정동안, 불연속적으로 수행되지 않는다는 것을 의미한다. 온도 및 압력 비율들은 주로 바람직한 반응 공간 사용 및 작동을 멈추는 시간(dwelling time)을 최소화하도록 유지된다. 시드 재료, 촉매, 공정수 및 비-변환 시드 재료 및 다른 매개(media)는 필요에 따라 제거되고, 재활용되고 되돌아올 수 있고, 반대물(contraries), 반응, 중간, 이차 및/또는 최종 생성물은 동작 공정동안 반응 공간으로부터 제거될 수 있다. 이들 및 추가적인 방법 단계, 예를 들어 공정수의 제어 및/또는 세정, 폐수, 배기(outlet air), 반응, 중간, 이차 및/또는 최종 생성물은 연속적으로 또는 지연된 방법으로 또는 간격을 두고 병행하여 수행될 수 있다.

본 출원 대상의 다른 실시예에서, 온도는 섭씨 160도 이상으로, 또는 섭씨 160 및 300도 사이, 또는 185 및 225도 사이로 조정 및/또는 자동적 제어된다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 압력은 7 bar, 또는 10 및 34 bar사이, 또는 10 및 17 bar, 17 및 26 bar, 또는 26 및 34 bar사이로 조정된다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 처리기간은 적어도 2시간, 또는 3 내지 60시간, 또는 5 내지 30시간 또는 30 내지 60 시간, 특히 6 내지 12시간 또는 12 내지 24 시간이다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 처리기간 또는 제어는 피드 재료 및/또는 상기 고-액 혼합물 및/또는 원하는 반응 생성물의 타입에 따라 독립적으로 선택된다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 적어도 하나의 피드 재료 및/또는 고-액 혼합물이 선처리, 바람직하게, 탈수, 분쇄, 보조 재료와 함께 선배양, 혼합 및/또는 예열된다.

상기 선처리의 일부는 예를 들어 6 이하의 pH값, 바람직하게 5 이하, 특히 4이하, 특히 바람직하게 3, 및 바람직하게 2 이하의 산 환경(acid environment) 또는 배지에서 배양될 수 있다. 단계의 필요한 기간은 상기 분쇄의 증가와 함께 및 pH값의 감소와 함께 줄어들 수 있다. 산성 pH에서의 배양은 분쇄 이후에 수행될 수 있다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 피드 재료 및/또는 상기 고-액 혼합물은 처리, 바람직하게 세분되거나 분쇄되기의 이전, 도중 및/또는 이후에 분쇄된다. 상기 분쇄된 고-액 혼합물의 크기는 바람직하게 10cm, 특히 바람직하게 1cm이하, 특히 2mm이하이다.

적어도 하나의 촉매가, 물의 첨가 및/또는 수용성 용매 없이 또는 함께, 처리 이전 및/또는 도중에 상기 고-액 혼합물 또는 적어도 하나의 피드 재료에 첨가될 수 있다. 상기 촉매는 적어도 하나 또는 또한 몇몇의 다른 성분들로 구성될 수 있다. 동시에 이들은 촉매 혼합물을 구성한다. 상기 촉매의 성분은 예를 들어, 카복시 산 및 특별히 바람직한 방식으로 사용될 수 있는 양성자산(proton acid)과 같은 산으로 구성될 수 있다. 디(di-) 또는 트리(tri) 카보시산, 및 상술한 모든 것들, 타르타르산, 및 시트르산은 특별히 이점이 갖는 것이 증명되었다. 시트르산 및 타르타르산은 결정(crystalline)이고 비독성이다. 둘 다 과일(예를 들어, 레몬과 같은 시트러스 과일 내의 스트르산, 포도안의 타르타르산) 내에 자연적으로 발생한다. 하지만, 이것은 무기산의 예로, 본 출원의 바람직한 실시예에서 바람직하게 황산일 수 있다. 상기 촉매의 성분에 사용되는 상기 산은 상기 배양과정 동안의 산 배지의 제조동안에 동시에 사용될 수 있다.

이에 더하여, 상기 촉매 또는 촉매 혼합물은, 특히 추가적으로 하나 또는 하나 이상의 금속 및/또는 금속 화합물을 포함할 수 있다. 원소 주기율표의 2차 그룹들 Ia, IIa, IVa, Va, VIa and VIIa 의 전이금속들과 예로써 철, 니켈, 코발트, 구리, 아연, 로듐, 팔라듐, 플래티늄, 은, 바나듐, 크롬, 텅스텐, 몰리브덴 및/또는 티타늄이 사용되고, 철이 특히 이점이 있는 것으로 증명되었다. 이들 금속들의 산화물들, 예를 들어, 산화바나듐(V₂O₅), 산화구리(CuO), 산화아연(ZnO), 및/또는 산화크롬(Cr₂O₃)이 또한 특별히 바람직하다. 하지만, 원소 주기율표의 주 그룹들의 금속, 예를 들어, 산화알루미늄(Al₂O₃) 역시 유리한 조건의 촉매로써 사용될 수 있다.

이에 더하여 또는 이와 달리, 상기 고-액 혼합물의 연료, 탄소-함유 재료, 부식토 및/또는 메일라드 또는 메일라드-유사 반응물로의 변환을 촉진하기 위해, 생촉매가 상기 고-액 혼합물의 처리 이전에 사용될 수 있다. 따라서, 효소, 미생물(micro-organism), 식물성 세포, 동물성 세포 및/또는 세포 추출물은 예를 들어, 자유로운 및/또는 부동의 상태로 사용될 수 있다. 상기 고-액 혼합물의 처리동안의 극한 조건 때문에, 오직 생촉매가 상기 고-액 혼합물, 특히 선처리, 및/또는 상기 반응 및/또는 이차 생성물의 공정동안 사용될 수 있다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 적어도 하나의 상기 피드 재료 및/또는 상기 고-액 혼합물이 상기 처리 이전 및/또는 도중에 혼합될 수 있다. 상기 처리는 바람직하게 교반, 혼합, 분산 및/또는 뒤섞기이다. 따라서, 하나 또는 그 이상의 혼합된 장치(들), 특히 다른 혼합장치들, 바람직하게 적어도 제트 진공 펌프 또는 액체 제트 믹서, 펌프 또는 노즐의 조합이 혼합을 위해 사용될 수 있다. 본 출원에 따르면, 혼합 장치들은 반응 공간 내에 움직일수 있는 부분없이 만든 것들이 바람직하다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 반응 생성물들은 드라이어 또는 다른 건조 방법들의 조합, 바람직하게 대류(convection) 또는 접촉(contact) 드라이어, 특히, 유체(flow) 및/또는 벨트 및/또는 유동화 베드 드라이어(fluidized bed drier)의 조합에 의해 상기 처리 후에 건조된다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 본 출원의 방법에 의해 발생하는 공정수가 바람직하게 고-액 분리를 위한 적어도 하나의 장치에 의해 제거되고 또는 세정되고 상기 반응 혼합물로 되돌아온다. 상기 고-액 분리를 위한 장치는 예를 들어 적어도 하나의 마이크로-, 울트라-, 나노 필터 및 역삼투압법을 위한, 바람직하게 세라믹 필터 요소 및 특히 회전식 디스크 및/또는 원심력에 의한 멤브레인 필터를 갖는, 또는 다른 상술한 장치들의 조합일 수 있다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 축적된 물은 기계적으로, 화학적으로 및/또는 생물학적으로 세정된다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 처리, 공정 및/또는 처리동안 축적된 배기는 기계적으로, 화학적으로 및/또는 생물학적으로 세정되거나 처리될 수 있다.

본 적용은 방법, 특히 다른 반응, 중간, 이차 및/또는 최종 생성물의 공업적 생산을 위한 연속적인 또는 반연속적인 공정과 연관될 수 있다. 상기 반응, 중간, 이차 및 최종 생성물은 예를 들어 이탄-(peat-) 또는 토탄-(turf-), 뿐만 아니라 갈탄 내지 흑탄-유사 연료(lignite to black coal-like fuel), 부식토, 메일라드- 또는 메일라드-유사 반응 생성물, 절연재료, 나노 스폰지, 펠렛, 파이버, 케이블, 활성 또는 흡착탄, 목탄 치환 재료, 고압축 탄소 생성물 및 재료, 특히 또한 흑연 및 흑연-함유 또는 -유사 생성물을 위한 피드 재료 및 탄소 파이버 및 구성 및 파이버 구성 물질을 위한 피드 재료를 포함하는 탄소 함유 재료들을 포함한다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 고-액 혼합물은 적어도 부분적으로 바이오매스를 포함한다. 수열 탄화의 원리는 본 출원에 따른 효율 및 높은 경제성을 갖는 방법에서 열 에너지를 방출하는 동안 젖은 바이오매스를 디폴리머화 및 가수분해하기 위해 온도 및 열의 제공에 의해 이용된다. 결과물인 모노머의 폴리머화는 몇 시간 내에 탄소-함유 반응 생성물의 생성을 이끈다. 원하는 반응 생성물은 상기 반응조건상에서 독립적으로 생성된다. 보다 짧은 반응시간 이후, 부식토는 처음으로 다른 것들과의 사이, 및 에너지 생성에 적합한 증가된 탄소 함량을 갖는 연료의 반응의 추가적인 과정 동안에 도출된다.

본 출원은 또한 본 출원의 발명에 따른 다른 반응, 중간, 이차 및 최종 생성물의 생성물을 제공한다. 상기 생성물은 연료, 이탄(peat)으로부터의, 그리고 갈탄 내지 흑탄-유사 연료들의 생성물, 부식토, 메일라드-, 또는 메일라드-유사 반응 생성물, 절연 재료, 나노 스펀지, 펠렛, 파이버, 케이블, 활성 또는 흡착탄, 목탄 치환 재료, 고 압축 탄소 생성물 및 재료, 및 특히 흑연 및 흑연-포함 또는 흑연-유사 생성물들 및 탄소 파이버 및 복합의 및 파이버 복합의 재료와 같은 탄소-함유 재료들의 생성물을 포함한다.

본 출원에 따르면, 상기 방법은 바이오매스로부터 에너지의 발생을 위한 예비 단계일 수 있되, 본 발명의 방법에 따른 연료가 제조되고, 그리고 이 연료는 앞으로 에너지 발생을 위한 알맞은 상태로 조절된다. 상기 처리는 예를 들어, 먼지유사(dustlike) 또는 부식토-유사 연료의 펠렛 또는 연탄(briquettes)의 제조로 구성된다. 이 방법의 이로운 실시예에서, 이것은 이후 에너지 발생을 위해 조절된 연료를 사용을 위해, 그리고 바람직하게 이것을 연소를 위해 제공된다. 본 출원에 따르면, 열 에너지 및/또는 전기적 전류의 다른 형태의 발생의 방법, 바람직하게 본 출원에 따라 제조된 연료의 사용과 동시에, 이들의 조합이 수행될 수 있다. 본 출원에 따르면, 다른 재생가능한 천연의 재료로부터의 고체, 액체 및 가스 연료, 화석 연료, 수력, 태양 및/또는 풍력 에너지 및 앞서 언급한 에너지 운반자 및 발생시스템의 다른 저장 형태가 더 이용될 수 있고, 본 출원에 따라 형성된 연료를 사용할 수 있다.

본 출원은 에너지의 생성을 위한 방법, 바람직하게 증기 및/또는 가스 터빈이 사용되는 타입과 연관있다. 이 타입은 본 발명에 따른 연료가 사용되는 방식들을 포함하는, 특히 압력화된 공기 및 특히 바람직하게 급속 풍력 시스템(Dispatchable Wind System, DWPS)과의 조합에 의한 풍력에 의한 에너지의 저장가능한 형태의 조합과 함께 사용된다.

이 출원은 또한 바이오매스로부터의 에너지의 형성을 위한 응용에 따라 형성된 재료 및 연료의 사용에 관련있다.

이 출원은 공업적인 스케일로 고-액 혼합물의 효과적인 처리를 할 수 있는 장치를 제공한다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 반응기는 실린더형 기본 바디로 구성되고/또는, 압력 저항 방식으로 형성된다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 반응기는 반응기의 축에 대해 최대 40도, 바람직하게 40도 이하, 특히 바람직하게 상기 반응기 축에 대해 35도 이하의 각을 형성하는 콘형 베이스(cone-shaped base)를 포함한다.

본 출원의 더 효과적인 실시예에서, 반응기의 내부 공간, 특히 베이스 또는 벽부분은 열- 및 부식-저항성이고 방소 재료, 예를 들어, 금속으로 코팅되거나, 특별히 불활성 금속 또는 세라믹 물질로 구성된다. 상기 반응기의 내부 공간, 특히 바닥 또는 벽 영역, 및 설비 및 상기 반응 혼합물과 접촉하는 다른 부분들은 전체적으로 또는 부분적으로, 상기 반응 혼합물의 성분의 응고 또는 침전을 막는 코팅 재료로 코팅된다. 상기 코팅 재료는 바람직하게 부식-저항, 마모-저항 및/또는 방수 재료를 포함하되, 특히 금속 또는 세리믹 재료, 및 바람직하게 크롬, 니켈, 몰리브덴, 티타늄, 알루미늄, 니오븀, 및 실리콘, 철, 코발트, 텅스텐, 붕소 및 탄소, 및 특히 티타늄-알루미늄 화합물의 합금을 포함할 수 있다. 특히 상기 코팅 재료는 코팅법, 바람직하게 플레이팅, 특별히 바람직하게 프레임 스프레이(flame spray) 방법, 예를 들어 고속력산화연료(high-velocity oxyful, HVOF)에 의해 제공될 수 있다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 적어도 하나의 멤브레인 부분이 상기 반응기의 내부 공간에 배열된다. 이 멤브레인 부분은 10mm이하의 거리, 바람직하게 6mm이하, 특히 바람직하게 4mm이하의 거리의 홀로 관통될 수 있다. 상기 멤브레인 부분이 금속막으로 형성되는 경우, 이것은 상기 홀 때문에 멤브레인 금속막으로 불리울 수 있다. 몇몇의 멤브레인 부분들은 상기 반응기 내에 제공될 수 있다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 멤브레인 부분의 홀의 직경은 400㎛이하, 바람직하게 100㎛이하, 특히 바람직하게 35㎛이하이다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 멤브레인 부분의 홀은 깔때기 형(shape of a funnel)으로 형성된다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 관통된 멤브레인 부분과 상기 반응기 벽 사이에 적어도 하나의 구멍(cavity)이 제공된다. 상기 멤브레인 부분은 상기 구멍이 하나로부터 다른 부분으로 분리된 영역들로 나누어지는 방식으로 상기 반응기 벽에 연결될 수 있다. 이러한 실시예와 함께, 상기 구멍의 적어도 한 영역이 흡입구와 제공되고 상기 구멍의 적어도 다른 영역이 방출구와 제공되는 경우 이점이 있다. 상기 멤브레인 부분과 반응기 벽사이의 연결은 예를 들어 점상형(punctiform) 또는 선형 용접에 의해 발생하되, 유체 통로의 외곽을 두르는 용접된 구역은 확장되거나 US-A-4 700 445에 설명된 바와 같이 입구 및 출구 오프닝 또는 결합 사이의 통로를 통과하여 흐를 수 있는 템퍼링 액(tempering liquid) 또는 열 교환 매개를 통해 상기 부분들 또는 시트 플레이트들 사이에 고-압력 매개를 주입함으로써, "필로우(pillowed)" 된다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 반응기 벽은 이중-벽 방식으로 고안되되, 적어도 하나의 캐비티(cavity)가 내벽층 및 외벽층 사이에 배열된다. 상기 두개의 벽 층 또는 막 층들은 상기 구멍이 하나로부터 다른 것이 분리된 영역으로 나누어진 것같은 방식으로 하나가 다른 하나에 연결될 수 있다. 상기 구멍의 적어도 한 영역은 흡입구 및 방출구 또는 결합을 갖는 상기 구멍의 적어도 다른 영역과 함께 제공될 수 있다. 두 벽층들 사이의 결합은 예를 들어, 점상형 또는 선형 용접에 의해 수행되되, 상기 유체 통로의 외곽을 두르는 용접된 비-용접된 구역은 확장되거나 US-A-4 700 445에 설명된 바와 같이 입구 및 출구 오프닝 또는 결합 사이의 통로를 통과하여 흐를 수 있는 템퍼링 액또는 열 교환 매개를 통해 상기 부분들 또는 시트 플레이트들 사이에 고-압력 매개를 주입함으로써, "필로우(pillowed)" 된다. 이 경우, 상기 반응기의 이중 벽은 동시에 열 교환기로도 사용될 수 있다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 반응기는 캐스캐이드(cascade), 튜브, 싸이클 반응기, 루프 및/또는 교반 반응기 및/또는 바람직하게 멤브레인 및/또는 유동화 베드 반응기로 제공된다. 적어도 하나의 반응기 또는 다른 반응기들의 조합은 바람직하게 적어도 하나의 특징, 바람직하게 캐스캐이드, 튜브, 싸이클 반응기, 그리고 바람직하게 루프 또는 교반 반응기, 또는 특히 바람직하게 멤브레인 또는 유동화 베드 반응기의 특징들의 조합을 갖는다. 적어도 하나의 반응기는 특히 바람직하게 적어도 하나의 멤브레인 부분 및/또는 적어도 순환적인 유동화 베드층(circulating fluidized bed layer)의 발생을 위한 장치를 포함한다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 적어도 하나의 제어 유닛에 연결될 수 있는 템퍼링 또는 열 교환시스템을 갖도록 설비된 반응기가 제공된다. 상기 템퍼링 시스템은 더 유익한 방식으로 적어도 스크류-인 히터, 적어도 가열 및 냉각 코일, 적어도 상기 반응기 벽 상에 용접된 반 튜브 코일, 적어도 열 교환 튜브 또는 플레이트 및/또는 적어도 멤브레인 부분 또는 관통되는 바닥 및/또는 벽부를 포함할 수 있다. 상기 템퍼링 시스템은 또한 이중벽 또는 상기 반응기의 이중 튜브 구조를 포함할 수 있다. 본 출원의 유익한 실시예에서, 매개체(media)에 의해 흐르는, 관통된 멤브레인 부분, 제트 진공 펌프 또는 액체 제트 믹서, 펌프 및 노즐을 포함하는 상기 반응기 내의 모든 장치들은 템퍼링 시스템의 부분일 수 있다.

본 출원은 또한, 필수적으로 기계적 및/또는 움직일 수 있는 부분이 가능한 적게 있거나 없는, 즉, 비-기계적 어셈블리를 포함하는 장치를 제공한다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 반응기 구성물의 혼합, 교반, 휘저음을 위한 혼합 장치로서 형성되는 장치가 제공된다. 상기 반응기는 장치의 혼합, 교반, 휘저음 및/또는 세정이 되도록 설비될 수 있다. 상기 반응기 구성물 내로 운동 에너지(kinetic energy)가 도입되면, 움직일 수 있는 부분을 갖거나 갖지 못한 기계적 교반 및 혼합 시스템이 사용될 수 있다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 혼합 장치는 움직일 수 있는 부분없이 제공되고, 예를 들어 적어도 하나의 제트 진공 펌프 또는 액체 제트 믹서, 적어도 하나의 액체 펌프 및/또는 적어도 하나의 노즐을 포함한다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 혼합 장치, 특히 석션 영역(suction)에서의 장치는, 이 영역에서 일어나는 교란 또는 변형 로드와 같은 방식으로 상기 고체를 분쇄하고 덩어리를 쪼갠다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 장치는 분쇄 장치, 특히 반응기 내의 고체 구성물을 분쇄하기 위한 장치로, 적어도 밀링(milling) 및/또는 세분기(chopper)를 포함한다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 장치는 건조 장치이며, 상기 건조 장치는 적어도 하나의 대류 또는 접촉 드라이어, 또는 유체 및/또는 벨트 드라이어를 포함한다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 공정수 처리는 가동 공정동안 일어난다. 상기 장치는 바람직하게 공정수 처리 플랜트이고, 상기 공정수 처리 플랜트는 적어도 하나의 시브(sieve), 하나의 하이드로사이클론(hydrocyclone), 하나의 원심 또는 전기적 또는 자기적 분리 장치를 포함한다. 따라서 상기 공정수 처리는 본질적으로 상기 반응 혼합물로부터 고체의 분리를 위해 제공된다. 상기 공정수 처리 플랜트는 적어도 공정수 저장소 및/또는 적어도 고-액 분리 장치를 포함한다. 본 출원의 특히 유익한 실시예에서, 공정수 처리를 위한 장치는 적어도 하나의 시브, 필터, 원심, 하이드로사이클론 유닛, 분리 장치에 의해 지지되는 포스 필드(force field) 또는 이들의 조합을 포함한다. 이 공정 처리 플랜트는 다른 또는 동일한 분리 장치의 조합으로 구성될 수 있다.

상기 공정처리 플랜트는 또한 적어도 하나의 필터 플랜트, 특히 회전 디스크 필터, 바람직하게 세라믹 디스크를 포함하는 필터 플랜트를 포함할 수 있다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 루프 반응기는 가스 및 액체 상의 혼합을 위한 적어도 하나의 노즐을 포함할 수 있다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 루프 반응기는 꼭대기에서 바닥까지 유체가 흐르는 튜브를 포함한다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 장치는 공기 세정 장치이고, 바람직하게 공정 및/또는 방출 가스의 세정을 위한 적어도 하나의 장치, 특히 공기 필터를 포함한다.

연료, 탄소-함유 재료 및 유용한 재료들, 부식토 및/또는 메일라드 또는 메일라드-유사 반응 생성물을 위한 본 출원에 따른 상기 장치의 사용이 또한 제공될 수 있다.

본 적용은 공업적 스케일로 바이오매스의 연료를 위한 효율적인 에너지 발생을 가능하게 하는 플랜트를 만들어낼 수 있다.

본 출원 대상의 효과적인 실시예에서, 상기 에너지 발생의 설비는 바이오매스로부터의 고체 에너지의 이용을 위한 연소 플랜트를 포함하되, 바이오매스를 처리하기 위한 본 적용에 따른 장치에서 제조되는 연료는 직접 연소되고 연소 가스 및 수증기의 발생을 위해 사용될 수 있다. 상기 연소 플랜트는 터빈 및 발생기와 결합될 수 있어, 전기적 전류가 상기 연소 플랜트에서 발생된 가스 및 수증기로부터 발생할 수 있다. 본 적용에 따른 설비에 의해, 43퍼센트 이상, 바람직하게, 46 퍼센트 이상, 특히 바람직하게 49 퍼센트-55퍼센트가 최고의 가능한 효율성으로 전류의 발생을 위한 결합된 가스-증기 터빈 공정에서 인식될 수 있다. 부식 방지를 위해서, 뜨거운 연통 가스의 세척은 열적 파워 플랜트 생성 시스템으로 통합되고 더 나은 환경적으로 입증할 수 있는 방출 수준을 얻도록 돕는다.

상기 플랜트는 적어도 하나의 플랜트의 반응기를 포함하고, 상기 플랜트의 반응기는 적어도 섭씨 100도의 온도, 및 적어도 5 이상의 압력을 위해 고안된다. 동시에, 바이오매스로부터의 연료는 플랜트에서 이것의 동작을 위해 사용되고, 적어도 다음의 단계를 포함하는 방법에 의해 형성된다: 적어도 한시간의 처리 기간동안 섭씨 100도 이상 및 5 bar이상의 압력에서의 상기 바이오매스의 처리 및 상기 바이오매스의 공정 및/또는 상기 반응, 중간, 이차 및/또는 최종 생성물의 조절.

상기 에너지 발생을 위한 설비는 펠렛 오븐 또는 석탄 먼지로 가열된 동력 플랜트(coal dust-fired power plant)를 포함하되, 순환하는 압력화 및 유동화 베드 연소 결합 싸이클(circulating pressureized fluidized bed combustion combined cycle, PFBC) 또는 압력화 분말화된 석탄 연소(pressurized pulverized coal combustion, PPCC)와 같은 석탄으로 가열된 결합된 사이클 동력이 제공된다.

상기 에너지 발생의 설비는 탄소 연료 셀을 포함할 수 있다.

본 발명의 목적의 또 다른 실시예에서, 바이오매스를 처리하기 위한 장치는 상기 바이오매스의 접수를 위한 적어도 하나의 반응기 및 상기 바이오매스의 공정 및/또는 상기 반응 생성물 및/또는 2차 생성물의 조절을 위한 적어도 하나의 장치를 포함한다.

본 발명의 목적의 또 다른 실시예에서, 상기 반응기는 튜브 반응기, 사이클 반응기, 및 특히 유익하게 루프 반응기 또는 교반 반응기 및/또는 바람직하게 멤브레인 또는 유동화 베드 반응기이다. 적어도 하나의 반응기는 바람직하게 적어도 하나의 멤브레인 부분 및/또는 적어도 유동화된 베드층의 순환을 발생시키는 장치를 포함한다. 동시에, 상기 반응기는 적어도 섭씨 100도의 온도 및 적어도 5 bar 이상의 압력으로 고안된다.

바이오매스의 접수 및 처리를 위한 몇몇 반응기들은 상기 구멍 또는 본 발명에 따른 플랜트의 유동률(flow rate)을 증가시키기 위해 제공된다. 이들은 연속적으로 연결될 수 있다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 반응기는 적어도 하나의 제어 유닛에 연결될 수 있는 템퍼링 시스템과 함께 제공된다. 상기 템퍼링 시스템은 적어도 스크류-인 히터, 적어도 가열 또는 냉각 코일, 적어도 상기 반응기 벽 상에 용접된 하프 튜브, 및/또는 적어도 열 교환기 튜브 또는 플레이트를 포함할 수 있다. 상기 템퍼링 시스템은 상기 반응기의 이중벽 또는 이중 튜브구조를 또한 포함할 수 있다.

본 출원의 또 다른 실시예에서, 상기 장치는 상기 반응 성분의 혼합, 교반, 휘저음을 위한 혼합 장치로 형성된다. 상기 반응기는 혼합, 교반 휘저음 및/또는 장치를 세정하도록 설비될 수 있다. 본 출원의 또 다른 실시예에서, 상기 장치는 분쇄 장치, 특히 상기 반응기 내의 고체 성분의 분쇄를 위한 장치로, 적어도 밀링 및/또는 세분기를 포함한다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 장치는 건조 장치로 형성되며, 바람직하게 적어도 하나의 대류 및 접촉 드라이어, 바람직하게 유체 또는 벨트 드라이어를 포함한다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 공정수 조절은 동작(running) 공정동안 일어날 수 있다. 상기 장치는 적어도 하나의 시브, 필터, 하이드로사이클론, 원심 또는 전기적 또는 자기 분리 장치를 포함할 수 있는 공정수 조절 플랜트일 수 있다. 상기 공정수 조절은 필수적으로 상기 반응 혼합물로부터 고체의 분리를 위해 제공될 수 있다. 상기 공정수 조절 플랜트는 적어도 공정수 저장소 및/또는 적어도 고-액 분리 장치를 포함할 수 있다. 본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 공정수 조절을 위한 장치는 적어도 시브, 필터, 원심, 하이드로사이클론 유닛, 전기적 또는 자기적 분리 장치 또는 이들의 조합을 포함한다. 상기 공정 조절 장치는 다른 또는 같은 분리 장치들의 조합으로 구성될 수 있다. 상기 공정수 조절 플랜트는 적어도 하나의 필터 플랜트, 특히 세라믹 디스크 및 또한 회전식 디스크 필터와 함께 및/또는 원심 멤브레인 필터를 함께 포함할 수 있다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 장치는 생물학적, 물리적 또는 물 조절 플랜트 또는 이들의 조합이되, 바람직하게 적어도 하나의 고-액 분리, 생물학적 반응기(bioreactor), 바람직하게 바이오멤브레인 반응기(biomembrain reactor), 역삼투압, 마이크로여과(microfilteration), 울트라여과(ultrafiltration) 및/또는 습식 산화를 포함한다. 상기 생물학적 반응기는 적어도 하나의 루프 반응기를 포함한다.

본 출원 대상의 또 다른 실시예에서, 상기 장치는 공기 세정 장치이며, 바람직하게 상기 공정 및/또는 방출 공기를 세정하기 위한 장치, 특히 공기 필터를 적어도 하나 포함한다.

본 발명에 따른 플랜트의 사용은 에너지, 특히 전기적 전류의 발생에 특히 유익하다.

본 출원은 또한 유익한 방법에 의해 형성될 수 있고 알려진 재료 또는 연료에 비해 개선된 특징을 갖는 재료 및/또는 연료를 제공한다.

본 목적은 바이오매스에 의해 제조되고 바이오매스에 비해 원소의 퍼센티지 질량 분율이 1 내지 300 퍼센트 까지 더 높은 탄소 함량을 포함하는 재료 또는 연료에 의한 본 출원에 의해 해결된다. 본 출원에 따른 상기 재료 및/또는 연료는 이탄의 연료, 갈탄 내지 흑탄-유사 연료, 부식토, 메일라드 또는 메일라드-유사 반응 생성물, 및 절연 재료, 나노 스폰지, 펠렛, 파이버, 케이블, 순수한, 가장 순수한 및 초순수 석탄, 또는 활성 또는 흡착 탄-유사 재료, 목탄 치환물, 고압축 탄소 생성물 및 재료, 및 특히 흑연 및 흑연-함유 또는 -유사 생성물의 피드 재료 및 탄소 파이버 및 조합 또는 파이버 조합 재료의 피드 재료와 같은 탄소-함유 재료를 포함한다.

본 출원에 따른 상기 재료 및/또는 연료는 상기 바이오매스에 비교하여, 원소의 질량분율 퍼센트(건조 질량)로 10 내지 300 퍼센트까지, 또한 50 내지 300 퍼센트 까지, 또는 100 내지 300 퍼센트, 그리고 특히 200 내지 300 퍼센트까지 증가된 탄소 분율을 가질 수 있다.

본 출원에 따른 상기 재료 및/또는 연료는 이와 달리 상기 바이오매스와 비교하여, 원소(건조 질량)의 질량분율 퍼세트로 5 내지 200 퍼센트, 또한 10 내지 150 퍼센트, 또한 10 내지 120 퍼센트, 및 특히 50 내지 100 퍼센트까지 증가된 탄소 분율을 포함할 수 있다.

본 출원에 따른 상기 재료 및/또는 연료는 각각 원소(건조 질량)의 질량 분율 퍼센트에 기초하여 50 내지 90 퍼센트의 또한 55 내지 80 퍼센트의 피드 재료, 및 또한 98 퍼센트 이상에 비교되는 탄소 분율을 포함한다.

본 출원의 목적에 따른 또 다른 실시예에서, 상기 재료 및/또는 연료의 수소 분율은 상기 바이오매스에 비해, 원소(건조상태)의 질량 분율 퍼센트에 각각 기초하여, 1 내지 300 퍼센트, 또한 5 내지 200 퍼센트, 및 또한 20 내지 200 퍼센트 감소된다.

본 출원의 목적에 따른 또 다른 실시예에서, 상기 재료 및/또는 연료의 산소 분율은 상기 바이오매스에 비해, 원소(건조상태)의 질량 분율 퍼센트에 각각 기초하여, 1 내지 300 퍼센트, 또한 5 내지 200 퍼센트, 및 또한 15 내지 100 퍼센트 감소된다.

본 출원의 목적에 따른 또 다른 실시예에서, 상기 재료 및/또는 연료의 질소 분율은 상기 바이오매스에 비해, 원소(건조상태)의 질량 분율 퍼센트에 각각 기초하여, 1 내지 300 퍼센트, 또한 5 내지 200 퍼센트, 및 또한 15 내지 100 퍼센트 감소된다.

본 출원에 따른 상기 재료 및/또는 연료는 적어도 또는 상기 피드 물질 및 특히 건조 질량에 기초한 바이오매스의 본래의 연료가(fuel value)의 적어도 65 퍼센트 또는 그 이상을 포함할 수 있다.

본 출원에 의한 재료 및/또는 연료의 조성 및 구조는, 예를 들어 감소된 재(ash) 부분, 낮은 염소, 질산, 황상 및 중금속 함량, 및 낮은 먼지 또는 특정 물질의 방출, 미세 먼지 및 가스 독성 물질들 때문에, 바이오매스 또는 대체 화석 또는 바이오매스 연료에 비하여 충분히 유익하고 환경적으로 친화적인 연소 특성을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 재료 및/또는 연료는 또한 바이오매스 또는 대체 고체 화석 또는 바이오매스와 비교하여 연소의 높은 활성 및 낮은 개시 온도를 더 포함할 수 있다.

본 출원에 따른 재료 및/또는 연료는 충분히 다공성으로 변할 때, 유사한 연료가 또는 탄소 함량을 갖는 고체 화석 연료보다 낮은 에너지 소비를 갖도록 분쇄될 수 있다.

큰 표면적이 본 출원에 따른 재료 및/또는 연료의 작은 입자 사이즈, 특히 2 나노 미터 내지 5 마이크로미터, 또한 1 마이크로미터 이하, 및 또한 200 나노미터 이하의 입자 사이즈에 의해 도출된다.

본 출원에 따른 재료 및/또는 연료는 메일라드 및 메일라드-유사 반응 생성물을 함유한다.

본 출원 대상의 일 실시예에서, 상기 바이오매스의 상기 재료 및/또는 연료는 적어도 다음의 과정: 적어도 1시간 동안의 처리시간 동안 섭씨 100도 이상의 온도 및 5 bar이상의 압력에서 바이오매스의 처리, 및 상기 바이오매스의 처리 및/또는 상기 반응, 중간, 2차 및/또는 최종 생성물의 조절을 포함하는 방법에 의해 제조된다.

상기 온도는 섭씨 160 도 이상, 또한 섭씨 160 및 300도, 및 또한 섭씨 185 및 225 도 사이로 조정될 수 있다. 상기 압력은 적어도 7 bar, 또한 10 및 34 bar 사이, 및 또한 10 및 17 bar, 18 및 26 bar, 또는 27 및 34 bar 사이로 조정될 수 있다. 상기 처리시간은 적어도 2시간, 바람직하게 3 내지 60 시간, 또한 5 내지 30 시간 또는 31 내지 60 시간, 특히 6 내지 12 시간 또는 13 내지 24 시간이다. 상기 바이오매스의 처리 이후, 상기 반응 생성물은 드라이어, 또한 대류 또는 접촉 드라이어, 또한 유체 및/또는 벨트, 및/또는 유동화 베드 드라이어로 6 내지 25 퍼센트, 또한 10 내지 20 퍼센트, 또는 또한 12 내지 15 퍼센트의 잔류 수분함량까지 건조된다.

상술한 방법의 상기 반응, 중간, 이차 및 최종 생성물은 이탄, 및 갈탄 내지 흑탄-유사 연료, 부식토, 메일라드- 또는 메일라드-유사반응 생성물, 및 절연 물질, 나노 스폰지, 펠렛, 파이버, 케이블, 순수, purest 및 초순수 석탄, 또는 활성 또는 흡착 탄-유사 재료, 목탄 대용 물질, 고압축 탄소 생성물 및 재료, 및 특히 흑연 및 흑연-함유 또는 -유사 생성물의 피드 재료 및 탄소 파이버 및 조합 또는 파이버 조합 재료의 피드 재료와 같은 탄소-함유 재료에 이르는 연료를 포함한다.

이 출원은 더 나아가 바이오매스로부터 에너지 발생을 위한 적용에 따라 제조된 재료 또는 연료의 사용에도 관련된다.

바이오매스는 국내 에너지 캐리어로 오랜 기간동안 이용가능했던 화석연료, 재생 천연 재료, 이 뿐 아니라 생물학적 및 생화학적 공정의 모든 액체 및 고체 유기 물질들 및 생성물들 및 이 방법에 의해 충분히 높은 산소 함량을 갖고 연료를 포함하는 본 발명에 따른 방법에 의한 경제적으로 이용가능한 반응, 중간, 이차 및 최종 생성물을 위해 그들의 조성 및 성질에 처리될 수 있는 그들의 변환 생성물들을 포함한다. 상기 피드 재료는 예를 들어, 탄수화물(carbohydrate), 설탕(sugar) 및 전분, 농업적(agricultural) 및 산림학적(forestry) 생성물, 또한 특별히 경작된 에너지 플랜트(빨리 성장하는 나무형, 갈대, 모든 곡류 식물 및 유사물), 콩, 사탕 수수 및 곡물 짚, 뿐만 아니라 생물에서 생기는 잔류물, 폐 물질(waste substance) 및 이차 생성물, 식물 및 다른 기원의 식물 잔기(목초 주변, 조경 경작된 것 및 이와 유사한 것들), 짚, 사탕수수 잔여물, 폐 곡물, 예를 들어 감자 또는 사탕무, 분리된 목초 부분 및 다른 사료 잔여물, 목초를 깎아낸 것들, 곡물 짚, 사탕 수수 잔여물, 탄소-함유 잔기 및 유기 폐기물(waste), 주택의 고-난방비 부분 및 공업적 폐기물)잔류 폐기물), 진흙, 숲의 나무, 목재, 팔레트, 오래된 가구, 톱 먼지(saw dust), 잔여물 및 주방 및 음식 폐기물을 포함하는 음식 산업의 잔여물, 폐 채소, 폐 유 및 종이를 포함하는 다른 타입들 및 분류들의 폐기물 중에 있다. 시체 및 특히 동물의 시체 또한 바이오매스로 고려될 수 있다.

본 출원의 사상에서 상기 피드 재료 및/또는 상기 고-액 혼합물의 처리는 고-액 혼합물의 반응 생성물로의 변환, 특히 상기 변환 반응의 개시 및 유지를 위한 에너지의 제공을 위해 제공되는 고-액 혼합물의 영향 또는 효과로 이해되어야 한다. 상기 변환은 섭씨 100도 이상의 온도 및 5bar 이상의 압력에서의 상기 고-액 혼합물의 처리를 포함한다.

본 출원의 사상에서 상기 바이오매스 및/또는 상기 고-액 혼합물의 공정은 피드 재료, 변환 공정 이전 및 이후의 다른 단계에서의 반응 및/또는 중간 생성물의 처리이다. 상기 공정은 선처리 및/또는 후처리를 포함하는 모든 단계, 공정 및 반응 상대의 영향 또는 효과를 포함한다.

선처리에 의한 모든 영향 또는 효과는 반응 공간의 채우기 공정의 끝 및 에너지의 공급의 시작까지의 상기 변환 반응의 개시를 위한 고-액 혼합물에 영향을 주는 것으로 이해된다. 특히, 피드 재료의 예열과 주로, 즉, 반응 공간 내 또는 외에서 ,10mm 이하의 입자 사이즈의 상기 반응 혼합물의 구성성분의 2/3 이상의 분쇄가 선처리로 여겨질 수 있다.

본 발명의 사상에서의 고-액 혼합물은 모든 서스펜션(suspension), 분산 및 액체 함유 고체, 특히 바이오매스를 포함하는 다른 분산계(dispersive system)이다. 본 발명에 따른 방법은 특히 물리적 또는 화학적 방식으로 반응 진행동안 향상된 고-액 분리할 수 있거나 높은 고체 비율로 비를 바꿀 수 있는 고체의 액체 상의 함량의 증가, 용액, 또는 고체의 물리적 또는 화학적 변화를 이끌어내는 이들 고-액 혼합물의 사용에 도달할 수 있다. 이 문서 내의 피드 재료 또는 물질은 상기 고-액 혼합물의 제조에 사용되는 액체-함유 또는 비-액체-함유 고체이다.

본 출원의 사상의 반응 생성물 및/또는 이차 생성물의 재조절 및 제어는 바람직한 또는 필요한 형태로 제공되는 것들에 의한, 변환 반응의 이차 및/또는 최종 생성물에의 모든 영향 또는 효과를 포함한다.

본 출원의 사상의 상기 반-연속적 또는 연속적인 방법은, 파일럿 플랜트 스테이션(pilot plant station) 및/또는 공업적 스케일에서, 반응, 중간, 이차 및 최종 생성물의 제조로 이해되며, 아래에 언급된 것들 중 적어도 하나의 또는 또한 둘 또는 그 이상의 기준이 수행된 것으로 이해된다.

1. 온도, 특히 적어도 하나의 압력 용기(pressure vessel), 반응기 또는 플랜트 요소 내에서 적어도 두 반응 사이클동안 연속적으로, 섭씨 40 내지 90도 이상, 바람직하게 섭씨 60도부터 70도 까지 및/또는 공정수의 끓는점 이상인 채이므로, 상기 용기 또는 컨테이너 벽에 직접적으로 피부가, 보조적인 수단, 절연 물질 또는 추가적인 장치와 함께 만이 가능한 가시적인 피부의 홍조 없이, 1분 이상의 상기 반응 혼합물과의 접촉이 가능하다.

2. 압력, 특히 적어도 하나의 압력 용기, 반응기 또는 플랜트 구성요소의 압력은 연속적으로 적어도 두 반응 사이클에 걸쳐 절대 압력 1 bar 또는 환경적인 압력인 채로 유지될 수 있다. 적어도 두 콘테이너에서, 이 반응기의 적어도 하나는 인식될 수 있는 운송, 압력 균등화 또는 압축된 매개의 저장과 이러한 방식으로 연결될 수 있다.

3. 상기 피드 재료, 고-액 혼합물, 반응, 이차, 중간 및/또는 최종 생성물 또는 다른 반응 참여자의 공정은 플랜트 내의 하나 이상의 컨테이너 또는 그릇 내에서 실행된다.

4. 이 공정이 일어나고, 플랜트의 각 요소들의 완전한 또는 필수의 요소가 있는 상기 컨테이너 또는 그릇의 전체 부피는 적어도 500 리터이고, 이 컨테이너 또는 그릇의 적어도 하나는 손 뿐만 아니라 추가적인 보조 수단에 의해 제거될 것이다.

5. 반응 사이클 공간동안, 선처리된 탄소-함유 고-액 혼합물 및/또는 피드 재료, 바이오매스 또는 탄소 화합물의 다른 타입들이 사용된다. 특히, 다른 조성 및 농도(consistency)가 사용된다.

6. 상기 고-액 혼합물, 반응, 이차, 중간 및/또는 최종 생성물 및/또는 다른 반응 참여자들의 다른 피드 재료는 상기 반응 혼합물로부터 동시에, 간헐적으로, 연속적으로, 불연속적으로 또는 간격을 두고 추가되거나 제거된다. 상기 참여자는 촉매 및/또는 추진체(propellant) 또는 템퍼링 매개체 예를 들어, 물, 특히 공정수 및/또는 공정/합성 가스와 같은 가스가, 간헐적으로, 연속적으로, 불연속적으로 또는 간격을 두고 상기 반응 혼합물에 제공되거나, 상기 반응 혼합물로부터 제거될 수 있다.

7. 6. 이하의 공정은, 압력 용기(pressure vessel), 반응기 또는 다른 플랜트 구성요소의 온도가 섭씨 60 내지 70도 이상 또는 절대 압력 1bar 에서 상기 공정수의 끓는 점 이상일 동안, 또는 적어도 하나의 공정 구성요소의 압력은 절대 압력 1 bar이상일 동안 수행된다.

8. 상기 반응 혼합물은 일련의 공정, 특히 하나의 플랜트 안에 있는 일련의 공정 내에서 처리된다.

9. 상기 피드 재료 또는 상기 반응 혼합물은 운동 에너지의 제공에 의한 반응 사이클 이전 및/또는 도중에 추진될 수 있다. 상기 운동 에너지의 제공은 특히, 적어도 계의 교반 또는 혼합 또는 타입에 상관없이 교반 또는 혼합의 조합, 바람직하게 계의 비기계적 교반 또는 혼합의 결합이되, 단독의 계를 사용할 때는 오직 하나의 샤프트(shaft)를 사용한 자기 결합을 포함하지 않고 동시에 전기적으로 동작되지 않는다.

10. 상기 사이클 이전 또는 도중에, 특히 적어도 하나의 템퍼링 시스템 또는 다른 시스템 또는 장치의 조합의 사용에 있어서, 상기 피드 재료 또는 상기 반응 혼합물로부터 열 에너지가 회수되거나, 상기 피드 재료 또는 상기 반응 혼합물에 열 에너지가 제공되되, 단일 계의 사용 도중에, 이것은 바람직하게 상업적으로 이용가능한 오븐이 아니고, 또는, 일부 핸드 그립에 의해 분리될 수 있는 가열된 포장 컨테이너에 의한 벽-측 열 운반자를 포함하지 않는다.

컨테이너는 주변으로부터 구성성분을 분리시키기 위한 목적으로 제공되며 꼭대기에서 열리거나 닫힌 내부에 구멍을 갖는 대상으로 이해된다. 상기 변환 반응의 컨테이너, 상기 변환 반응, 즉 고-액 혼합물의 처리 및/또는 상기 고-액 혼합물의 처리가 수행되는 컨테이너, 예를 들어, 압력 용기( pressure vessel ) 또는 반응기는 외부에 닫혀있는 반응 공간 또는 압력 컨테이너 공간에 의해 형성된다.

따라서 반응기는 특히 중요한 반응 단계가 수행되는 컨테이너로 설명된다. 중요한 반응 단계는 특히 큰 범위 예를 들어 온도 및 압력 영역으로 동작하는 단계로 이해되며, 평균적으로 상기 피드 재료의 적어도 10 내지 30 퍼센트가 언급된 반응, 중간, 이차 또는 최종 생성물 중 하나로 변환될 수 있는 단계이다.

반응 공간 또는 압력 컨테이너 공간은 오직 하나의 반응 또는 압력 컨테이너 공간 내의 공간적인 영역의 존재에 의해 정의되며, 하나로부터 또 다른 것이 측정가능하게 변형하는 본 반응 조건의 공간이다. 변형된 반응 조건은 그러므로 구조적인, 기계적인, 유체 및/또는 상, 화학적, 전기적 또는 전기화학적 또는 다른 형태의 영향에 따라 정해진다. 이러한 목적을 위해 사용되는 장치는 자기 결합을 갖는 단일 샤프트를 갖는 전기적으로 작동되는 교반 또는 혼합 시스템으로 갖추어진 실험실 용도의 오토 클레이브를 능가하고, 얼마간의 핸드 그립에 의해 분리될 수 있는 전기적으로 가열된 포장 컨테이너에 의해 외부 반응기의 압축-로딩된 유연한 내벽의 벽-측 열 운반기(a wall-side heat transfer of a compression-loaded smooth inner side of the outer reactor wall )를 특징으로한다.

상기 반응 사이클, 사이클 또는 반응은 상기 반응 공간으로의 시작 생성물(start product)의 도입 및 상기 변환반응의 개시를 위해 제공되는 에너지의 제공으로 시작되는 단일의 변환반응 기간으로 이해된다. 사이클은 후처리 또는 조절없이 또는 상기 반응 공정의 완결까지 상기 반응 공정의 시작으로부터 상기 반응 혼합물 내에서 원하는 반응 생성물이 존재하기까지 지속된다.

기계적으로 또는 초음파, 유체에 의존하여, 열적으로 또는 구조에 의존하여 상기 반응 혼합물에 에너지를 전달하고 이에 따라 교반 또는 휘저음에 의해 상기 반응기 구성성분의 이동에 영향을 주는 장치는 교반 또는 혼합 시스템이다. 펌프, 액체 흐름 믹서(liquid stream mixer) 또는 제트 진공 펌프, 스프레이 밸브 또는 제트 노즐 및 전기적 및 열적 믹서와 같은 장치에 의한 상기 반응 혼합물의 이동 또는 압력 구배를 따른 상기 반응 혼합물의 유도 역시 이들 중에 있다.

플랜트는 본 출원에 따른 방법을 수행하는 적어도 둘의 장치 또는 소자를 구성한다. 적어도 둘의 컨테이너 또는 용기, 적어도 하나의 이들 반응기는 인식된 압력 균일화 또는 압축된 매개체의 저장과 같은 방식으로 연결될 수 있다. 상기 플랜트의 완전한 또는 필수의 구성요소는 장치 또는 컨테이너이며, 이 구성요소의 실패의 경우, 상기 방법의 효율은 특히 이의 비용-효율성 관점에서 적어도 둘, 또는 5까지, 그리고 적어도 10 퍼센트까지로 제한된다.

일련의 과정은 플랜트의 장치 또는 소자가 보통으로 사용되는 경우이다. 200kg이상의 피드 재료가 건조 상태로 일주일에 생산될 수 있다. 플랜트는 보통 장치 또는 소자가 하나가 다른 것에 또는 라인 연결에 의해 또는 부분적으로 시작, 중간, 이차 및 반응생성물 및 또한 다른 반응물들에 의해 또는 이와 같은 것들의 보통의 사용에 의해 50km 반경 내로 연결될 때 일반적으로 사용된다.

상기 반응 또는 반응 공정의 시작 또는 개시는 상기 수열 탄화가 적어도 한시간의 기간이상 일어날 때, 압력 또는 온도를 포함하는 반응 과정의 적어도 하나의 목표 파라미터의 획득에 의해 특징지어진다. 상기 반응 공정의 끝은 상기 반응 공간의 비움에 앞서 상기 반응 과정의 목표 파라미터의 적어도 하나가 연속적으로 남는 것에 의해 특징지어진다.

본 출원의 사상에서 반응, 중간 또는 이차 생성물 또는 파트너( partner )는 상기 반응 공간 내에 머무는 길이에 의존하지 않고 동작 조건(5 bar이상의 압력, 100도 이상의 온도) 하에서 모든 고체, 액체 및 가스 물질이다.

본 출원의 사상에서 고-액 혼합물은 모든 서스펜션, 분산 및 액체-함유 고체, 특히 바이오매스를 포함하는 다른 분산계(disperse system)이다. 본 출원에 의한 소자는 특히, 상기 반응 공정동안 상기 액체 상의 함량을 증가시키도록 하거나, 또는 향상된 고-액 분리 또는 높은 고체 함량비로 변화되는 것을 가능하게 하는 용액 및/또는 고체의 물리적 또는 화학적 변화를 유도하는 상기 고-액 혼합물을 위해 사용된다.

서스펜션(suspension) 및 분산(dispersion)은 둘다 혼성의 고-액 혼합물이다. 액체 및 고채의 이종의(혼합할 수 없는) 물질 혼합은 서스펜션으로 이해된다. 서스펜션은 적어도 하나의 고체상 및 적어도 하나의 액체상을 갖는다. 콜로이드 분산(colloidal dispersion), 미셸(micelles), 베지클(vesicles), 에멀젼(emulsions), 겔(gels) 및 에어로졸(aerosols) 예를 들어 페인트, 거품의 에멀젼은 상기 분산계, 즉 작은 입자들과 연속적인 분산 매개체의 2차 혼합물, 중에 있다.

본 출원의 사상에서의 메일라드-유사 반응 생성물은 메일라드 반응 생성물의 중간, 이차, 최종 생성물 또는 반응 파트너들이고 유사한 화학적, 물리적 또는 생물학적 성질을 갖는 화합물로 이해된다. 초기 아마도리 생성물(primary Amadori product)의 재배열에 의해 생성된 최종당화산물(advanced glycation end products:AGE)은 이들 화합물들 중 및 상기 메일라드 반응의 최종 생성물에 반응한 것, 최종당화산물에 있다. 상기 AGEs는 재배열과 폴리머화를 통해 다른 단백질들과 크로스링크를 형성할 수 있다. 개발 경로(development) 때문에, 수많은 AGEs의 다르고 복잡한 형태가 있으며, Nε-(carboxymethyl)lysine(CML), 푸로신(furosine) 및 펜토시딘(pentosidine)이 현재까지 강력하게 시험되어왔다.

폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroethylene: PTFE)-유사 물질들은 폴리테트라플루오르에틸렌의 적어도 하나 또는 몇몇의 특징들, 예를 들어 반응불활성, 매우 낮은 마찰계수, 매우 낮은 굴절률, 높은 열저항성, 표면 오염물질의 낮은 접착 내구성 또는 유연한 표면을 갖는 유사한 또는 관련있는 또는 관련없는 류(classes)의 물질 및 화합물로 이해된다.

연료는 에너지 제조를 위해 제공되고 화학적, 전기적 또는 다른 수단에 의해 에너지로 변환되는 물질이다.

재료 또는 유용한 재료는 추가적인 공정, 처리 또는 조절에 의해 생성물로 제조되거나 작업 대상으로써 최종 산물로 가는 물질이다.

본 출원의 목적은 아래에서 보다 상세하게 예시된다.

본 발명에 따른 방법에서 피드 재료의 또는 바이오매스의 재료적 변환 공정은 대략적으로 아래의 상들과 같이 나뉘어질 수 있다.

1. 가열 상(heating phase): 상기 바이오매스는 온도 및 압력에 초래된다. 디폴리머화 상은 에너지의 공급에 의해 개시된다. 특히 높은 탄수화물 함량을 갖는 탄소화물에서, 팽창반응은 이미 가열 상 도중에 생긴다. 상기 팽창 반응 동안 젤라틴형의, 추가적인 과정에서 콜로이드 구조가 또한 일시적으로 형성되고, 디폴리머화 상의 추가적인 과정에서 다시 분해된다.

2. 디폴리머화 상(depolymerization phase): 여기서, 본래 구조적 단백질, 특히 플랜트 또는 주로 폴리머화된 구조적 단백질 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 리그닌으로 구송되는 리그노셀룰로직 바이오매스(lignocellulosic biomass)의 경우의 본래의 구조적 단백질은 분리된다. 모노머 및 올리고머 탄소 화합물을 형성한다. 저항성이고 교차결합된 구조적 단백질의 비율이 높을수록, 피드 재료의 표면이 작아지고, 디폴리머화 상을 위해 더 많은 시간이 필요하다. 유사하게, 가수분해, 즉, 화학적 화합물들이 물과의 반응에 의해서 깨지는, 화학 반응-이 도출된다. 탄수화물, 비-플랜트 및 비-구조적 단백질 및 지방의 비율이 높을수록, 리그노-셀룰로직 바이오매스의 비율이 더 낮아지고, 이 상(phase)의 진행이 더 빨라진다. 이 상의 끝 무렵에, 열 에너지 방출은 증가하고 천연 오일과 유사한 물질이 형성된다.

3. 폴리머화 상(polymerization phase): 모노머화되고 비-교차결합된 탄소 화합물은 새롭게 구조화되고 교차결합된다. 육안으로 피드 재료의 본래 그대로의 구조와 유사하나, 상위의 구조에 대하여 내부 응집, 또한 그에 의해 그들의 저항 및 밀집을 잃은 덩어리(agglomerates)가 형성한다. 더 높은 취성(brittleness) 및 다공성을 포함하는 새로 형성된 구조는 수백 마이크로 미터 내지 5 나노미터의 직경을 갖고 중간(intermediate) 그리고 또한 최종 단계에서 더 작은 직경을 갖는 작은 입자들로 구성된다. 새로운 탄소 화합물은 천연 탄(coal)의 그것들과 유사함을 갖는 것들을 형성한다. 그들은, 다른 탄소 화합물 및 (이것의 탄소함량이 증가하는) 테르펜 유도체(terpene dericatives), 및 원소의 백분율의 질량 분율에 관계있는 수소 및 탄소 분율로 구성된다. 화석연료과 구별되는 특징 중 하나는 상기 반응 생성물의 액체 및 고체 상에의 메일라드 반응 화합물의 존재이다.

4. 안정화 상(stabilization phase): 발열 방법의 디폴리머화 및 폴리머화 공정동안, 이 상에서의 열 에너지 방출은 상당히 감소되고 반응은 안정화상으로 진행되고 결국 휴지한다.

순도(degree of purity), 형태, 구조, 밀도, 기계적 저항 또는 힘, 입자 크기, 표면구조, 조성, 연소 특성, 연료비, 및 에너지 구성과 같은 반응 생성물의 특징은 방법 또는 반응 조건, 즉, 본 출원에 따른 방법, 즉, 공정 진행을 위한 방법의 제어에 원인이되는 파라미터들에 의존한다. 반응 또는 공정 진행의 과정은 이하의 처리 또는 반응 조건 또는 이외의 척도에 영향을 받는다:

1. 밀도, 입자 크기, 수분 함량, 순도, 탄소, 미네랄 및 알칼리 함량을 포함하는 추출물 또는 피드 재료의 조성 및 특성.

2. 상기 고체 및 액체 상 또는 건조 질량 및 공정수 사이의 관계

3. 온도, 압력 및 이러한 파라미터들의 변동 제한(variation limit)

4. 촉매: 선택, 조성, 농도, 입자 크기, 혼합비 및 제공 횟수. 상기 반응은 반응 진행에서 촉매 또는 촉매 혼합물의 제공에 의해 촉진되거나, 조작되거나, 유도될 수 있다. 상기 반응 생성물의 특성은 그에 의해 영향을 받을 수 있다. 금속 촉매의 입자 크기는 반응 생성물의 형성 및 구조의 중요한 부분을 이룰 수 있다. 상기 반응 시간은 산의 세기(pKs값)에 의해 충분히 결정된다.

5. 열 교환 또는 템퍼링 시스템 및 온도 조정의 시간, pH 값, 농도비, 또한 공정수

6. 반응 혼합물의 재료 또는 화학적 변화, 예를 들어 가수분해에 의한: 다른 것들 중에 상기 변환 반응 동안 밀도 및 다공도(porosity)의 증가

7. 폴리머화의 기간, 폴리머화의 진행이 빨라질수록 반응 생성물이 순수해진다.

8. 상기 반응기 성분이 혼합되거나 휘저어지는 방법 또는 방식 및 에너지는 동일한, 이에 더하여, 유체 속도(flow velocity) 및 변형 속도(shear force) 및 혼합 간격 및 횟수로 바뀐다.

9. 공정수(process water): 알칼리 염, 산, 염소, 황 및 그들의 염과 같은 원소들 및 금속 및 인산 및 질산 화합물을 포함하는 미네랄의 농도. 진행 공정의 도중 및 이외의 상기 공정수의 세정방법.

10. 반대물들(contraries), 예를 들어 모래 또는 방해, 하강, 반응 진행의 지연 또는 원치않는 2차 생성물 또는 침전물들을 야기하는 물질들의 농도.

11. 강도를 포함하는 수행의 형태 및 여기서 언급되는 방법 단계들의 기간.

12, 템퍼링 및 혼합 시스템의 선택, 조합, 주합 및 제어.

13. 공정수 조절의 선택, 조합, 성능 및 효율 및 공정수 및 물질 제공 또는 철수에 의한 변동가능한 반응 부피의 필요한 조정의 고려를 포함하는 가이던스(guidance)

추가적인 방법 단계는 다음을 포함할 수 있다:

1. 바이오매스, 피드 재료, 촉매 및 물을 포함하는 피드 재료의 준비

2. 선처리

3. 운송 시스템 및/또는 컨테이너로의 상기 피드 재료의 운반.

4. 각각의 공정 또는 처리 단계에 적합한 컨테이너로의 상기 피드 물질의 운반.

5. 상기 피드 재료의 탈수 및/또는 건조

6. 상기 피드 재료의 분쇄 및 가능하다면 촉매의 분쇄

7. 금속 및 반대물들의 제거

8. 촉매, 특히 산과의 배양(incubation)

9. 하나 또는 몇몇의 추가 촉매의 추가 혼합(admixture)

10. 바이오매스의 예열.

11. 압축, 예를 들어 반응기로의 도입

12. 압력 컨테이너 또는 반응 공간으로의 도입

13. 가열

14. 공정수 제어 및 공기 세정

15. 상기 반응 공간으로부터의 반응 생성물 제거

16. 상기 반응 혼합물로부터 반응, 중간, 이차 및/또는 최종 생성물의 분리

17. 원하는 반응 생성물의 건조

18. 원하는 반응 생성물의 분쇄

19. 원하는 반응 생성물의 냉각

20. 조절(conditioning)

21. 특히 열 재활용 또는 열 교환을 통한, 에너지 회복

[123]상기 피드 재료 및 상기 반응, 중간, 이차 및/또는 최종 생성물은 상기 화학적 변환 공정 전 또는 후의 다른 단계에서 생성된다. 상기 진행 단계는 공업적 또는 기술적 측정에서 물질 변환을 목적으로 한다. 따라서, 공정은 한쌍의 가위에 의한 수동식 분해 또는 수동식 분쇄 이상으로 이해된다. 본 발명에 따른 방법에서의 상기 바이오매스의 처리 및/또는 상기 반응 생성물 및/또는 2차 생성물의 재조절(reconditioning)은 자기 결합된 단일의 샤프트를 갖는 전기적으로 동작되는 교반 또는 혼합 시스템을 능가하며, 핸드 그립으로 분리될 수 있는 전기적으로 가열된 포장 컨테이너에 의한 외부 반응기 벽의 압축-로딩된 부드러운 내벽의 벽-측 가열 운반을 특징으로 한다. 이것은 또한, 교반 또는 혼합 시스템으로 언급된 기준 및/또는 반연속적으로 또는 연속적으로 9 및 10 포인트 아래로 언급된 템퍼링 시스템을 포함한다.

상기 바이오매스는 보통 저장 이전에 특히 실제의 변환 공정이전, 특히, 상기 반응 공간 내로의 채워지기 이전 및/또는 이후에 이미 분쇄될 수 있다. 상기 분쇄는 특히 기계적 방식으로 일어나며, 바람직하게 챠핑(chaffing) 및 예를 들어 글린더(grinder) 또는 롤러 밀(roller mill)의 밀링을 위한 장치를 수단이 선호된다. 다른 챠핑 및/또는 밀 타입은 피드 물질과 원하는 입자 사이즈에 따라 사용된다. 상기 입자 사이즈는 반응 진행에 영향을 준다. 그러므로, 입자크기가 작을수록 피드 재료의 표면이 커진다. 반응 파트너의 표면이 커질수록 화학적 변환은 빨라진다. 분쇄된 바이오매스의 입자 사이즈는 10cm 이하, 또는 1cm 이하, 및 또는 2mm이하일 수 있다. 상기 분쇄 공정동안 에너지, 시간 및 재료의 노력은 공정 과정 특히 피드 재료의 형태, 입자 사이즈 및 체류 길이에 달려있다.

6 이하, 또한 5 이하, 및 또한 4이하, 특히 3이하, 및 또한 2 이하의 pH값의 산 환경 또는 매개체에서의 배양은 선처리의 일부이다. 이 단계에서 필요한 시간은 분쇄의 증가 및 pH의 감소에 따라 감소한다. 산성 pH-값에서의 배양은 예를 들어 분쇄 이후 일어날 수 있다.

특히 금속, 무기 또는 모래-유사 물질 및 다른 반대물들은 바이오매스로부터 분리된다. 방법 및 공정은 예를 들어 바이오가스 플랜트에 설치되는 바이오매스 및 유기 폐기물의 처리의 관점에서 사용된다.

촉매는 물 및/또는 수용액의 첨가와 함께 또는 첨가없이 산 매개체 내에서의 선 배양후에 첨가된다. 상기 촉매는 적어도 하나 또는 몇몇의 다른 구성요소들로 구성될 수 있다. 이들은 그리고나서 촉매 혼합물을 형성한다. 상기 촉매의 구성은 예를 들어 산으로 구성될 수 있다. 상기 반응 절차는 촉매의 선택, 조성, 농도, 입자 사이즈, 혼합비 또는 제공 횟수에 의해 크게 영향받는다. 그러므로 상기 촉매에 의존한 요인들은 최종 생성물의 형성, 고안 및 형성에 큰 영향을 갖는다. 금속 촉매의 입자크기는 최종 또는 반응 생성물의 형성 및 구조에 중요한 부분을 구성한다. 상기 반응 시간은 또한 산의 세기(pKs 값)에 의해 결정된다. 만약, 예를 들어 10 마이크로미터, 바람직하게 200 내지 1000 나노미터, 특히 바람직하게 10 내지 199 나노미터보다 작은 입자가 사용된다면 균일하가ㅔ 형성되는 파이버-유사 나노구조의 형성 확률이 증가된다. 하지만, 상기 탄수화물 구성성분, 상기 입자 크기 및 상기 입자 크기의 균일성의 정도 모두 정의된 나노 구조의 생산을 위한 반응 공정의 유도에 역할을 한다. 상기 반응은 촉매 또는 촉매 혼합물의 공금의 시간을 수단으로 촉진되거나 유도될 수 있다. 촉매에 의한 유도는 이후 원하는 최종 생성물에 따른 공정 진행동안 유용할 수 있다. 무기산 역시 또한 산으로 사용되며, 바람직하게 미네랄산, 특히 바람직하게 강산, 즉, 가능한 낮은 pKs를 갖는 산이 사용된다. 상기 산 및 그들의 반응 생성물은 비독성으로 사용되고 최소의 부식 효과를 갖는다. 그들은 더이상 상기 반응 생성물 내에서 탐지되지 않고 산들의 재료 성분은 가능한 쉬운 방식으로 세정되고 침전된다. 음식 첨가제로 사용되는 황산은 대부분의 요구들을 수행하므로 특히 적합하다. 다른 산들 역시 조합될 수 있다. 이와 달리 또는 추가적으로 카복시 산 및 특히 양성자 산이 사용된다. 디- 또는 트리카복시 산, 무엇보다 타르타르산 및 시트르산의 사용은 특히 이롭다. 시트르 산과 타르타르산은 결정형이고 비독성이다. 모두 자연적으로 과일(예를 들어, 레몬같은 시트러스 과일의 시트르산, 포도의 타르타르산) 발생한다. 촉매 성분으로 사용되는 상기 산은 배양 단계의 산성 매개체의 동시의 제공을 위해 사용될 수 있다. 상기 산의 농도는, 다른 것들 사이에, pKa값에 의존하며 부피 기초 대략 0.1 내지 3 퍼센트, 0.6 내지 2 퍼센트 특히 바람직하게 0.3 내지 1 퍼센트이다. 산과 함께하는 피드 재료의 선 배양은 반응 시간을 감소시킨다. 선배양시간이 길어질수록, 산이 더 강해질수록 그리고 이의 농도가 높아질수록, 반응 시간은 짧아진다. 상기 촉매 또는 상기 촉매 혼합물은, 다른 것에 추가하여 하나 또는 이상의 금속을 포함할 수 있다. 바람직하게, 철, 니켈, 코발트, 철, 구리, 크롬, 텅스텐, 몰리브덴 또는 티타늄과 같은 전이금속이 사용되며, 철이 특히 유익한 것으로 증명되었다. 촉매의 추가는 반응기로의 도입 이전에 수행될 수 있을 뿐만 아니라 방법 동안 다른 시간에서도 가능하다. 다른 촉매 혼합물 또는 조성물은, 더 나아가 다른 때에 반응 혼합물에 추가될 수 있다.

상기 바이오매스는 촉매 또는 촉매 혼합물과 완전하게 혼합된다. 그리고나서 상기 촉매는 상기 바이오매스와 함께 반응 혼합물을 형성한다. 상기 혼합 공정은 이와달리 반응기 내에서 일어난다. 상기 반응 혼합물의 압축은 반응기 외부 및 내부에서, 한 또는 여러 단계에서 일어날 수 있다. 높은 압축이 유익하고, 이것은 반응 공간의 더 나은 이용을 의미한다. 상기 압축의 측정은 원하는 반응 생성물로부터 또는 공정 절차로부터의, 반응기 내로의 이동가능도(transferability)에 의존한다. 상기 반응 혼합물은 예를 들어 상기 선처리 이후 반응기로 도입될 수 있다.

상기 반응 시간은, 원하는 반응 생성물에 따라, 1 내지 60 시간 사이, 바람직하게 3 및 40시간 사이, 특히 바람직하게 5 내지 18시간 사이이다. 상기 반응 시간은 현저한 엔탈피(enthalpy)가 더이상 방출되니 않을 때 끝나거나 종결된 것으로 여겨진다. 개개의 선처리 단계의 최소한의 선처리 및/또는 누락은 반응 시간을 60시간이상으로 증가시킬 수 있다. 상기 반응시간은 특히 각 피드 재료의 특성 및 조성에 의존한다. 표면이 더 커질수록, 입자크기가 더 작아질수록, 리그닌 또는 셀룰로오스 비율이 더 작아질수록 그리고 탄수화물 비율이 더 커질수록 디폴리머화 상에서 열에너지가 빨리 방출되고 안정화 상에 더 빨리 이르며, 반응 및 유지 시간이 감소된다. 상대적인 피드 재료의 변환시간이 더 짧아질수록, 예를 들어, 상기 반응기 내에서의 동작 반응 내로의 도입이 지연될 수 있다. 짧은 반응 시간은 또한 지방 및 비-채소, 비-교차결합, 예를 들어 동물 또는 박테리아성 단백질의 큰 비율과 관련하여 얻어질 수 있다. 상기 반응 공정동안 열에너지 방출의 종료는 상기 변환 공정의 끝의 지표이다.

본 출원에 따르면, 섭씨 300도에 이르는 온도가 얻어질 수 있다. 하지만, 섭씨 185 내지 205 사이의 온도, 특히 섭씨 215도까지 및 특히 바람직하게 섭씨 225도까지가 바람직하다.

본 출원에 따르면, 압력은 공기의 배제하에 확립되고, 예를 들어 7 및 90 bar사이이다. 11 및 18 사이, 또한, 18 및 26 사이, 및 또한 26 및 34 bar사이의 압력이 유익하다.

도 1은 본 출원에 따른 플랜트의 추가적인 구성요소와 함께 본 출원에 따른 반응기의 도식적인 길이방향의 부분을 보여준다.

도 2는 도 1에 따른 본 발명의 반응기의 벽 영역의 부분을 보여준다.

본 출원에 따른 장치는 안에서 공정 진행, 사용되는 양 및 고체 및/또는 원하는 반응 생성물의 형태에 따라 다르게 전개될 수 있는 반응기를 포함한다. 적어도 하나의 반응기는 예를 들어, 캐스캐이드(cascase), 튜브, 회로, 루프, 멤브레인, 유동화 베드 및/또는 교반 그릇 또는 교반 그릇을 포함할 수 있고 각각의 특성들 또는 이 반응기들의 다른 특성들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 반응기의 유동화 베드는 바람직하게 순환적이다. 본 출원에 따른 상기 반응기 또는 다른 반응기들의 조합은 플랜트 내의 다른 처리 시간들 및 공정 단계를 위해 사용될 수 있다. 이에 더하여, 상기 반응기는 필요한 압력 때문에 압력 용기(pressure vessel)로 고안될 수 있다. 상기 압력 용기 형태의 고안은 공정 과정 및 사용되는 혼합 기술에 의존한다.

본 발명의 대상에 따른 또 다른 실시예에서, 상기 반응기는 순환하는 유동화된 베드를 갖는 다중 멤브레인 유동화 베드 반응기의 형태로 형성될 수 있다. 이러한 반응기는 다른 멤브레인과 유동화 베드 반응기 형의 유익한 특징들을 조합한다. 이 맥락에서, 유동화 베드는 안정성(ballasting) 또는 유체의 위로 향한 흐름에 의해 유동화된 상태로 가져오는 고체 입자의 수집으로 이해된다. 이 문맥에서 '유동화된(fluidized)'은 유동-유사 특성(예를 들어, 물의 그것)을 포함하는 (전자의) 안정성으로 제안한다. 고-액 혼합물은 본 출원에 따라 반응기의 안쪽에 존재한다. 상기 고체의 미세-알갱이의(fine-grained) 또는 안정한 미립자는, 이들이 가스 또는 액체에 의해-소위 유동 매개체(fluid medium)로 불리우는- 바닥으로부터 꼭대기를 통해 통과하여, 휘저어진다. 상기 유동 매개체는 입자들을 휘젓기 위해 이들을 들어올릴 만큼의 충분히 높은 속도로 통과해야한다. 휘저음 때문에, 고체 상의 입자들은 반응이 완료되었을 때 쉽게-부분적으로 또한 연속적으로-상기 반응 공간으로부터 제거될 수 있다. 유동 스트림의 속도는 상기 고체가 적어도 고정된 유동화 베드가 형성되는 방식으로 휘저어지도록 조정된다. 이 단계에서의 상기 유동 속도는 그럼에도 불구하고 입자들이 가라앉는 속도보다 낮을 수 있다. 각각의 인접한 입자를 조합하는 것에 의해, 그들의 스트림 저항(stream resistance)은 단일 입자의 스트림 저항보다 크다. 이것은 정의된 표면을 갖는 서스펜션 층의 형성을 이끈다. 상기 유동화 흐름(fluid stream)의 속도는 멤브레인 부분에 더 높은 압력의 인가에 의해 증가될 수 있다. 상대적으로 많은 입자들이 상기 높은 유동 흐름에 의해 바닥 구역으로부터 방출되고, 상부층 경계는 분해된다. 상기 고체의 확실한 부분은 상기 유동화 베드내의 바닥 구역으로 떨어진다. 스트림은 상기 고체가 상기 반응기의 가장자리에서 높은 속도로 클러스터로 아래로 움직이는 반면 상기 고체가 상대적으로 넓은 코어에서 얇은 서스펜션으로 일어나는 빡빡한 구역(dense zone) 상의 소위 자유 공간(free space)내에 형성된다. 적어도 4개의 액체 흐름 믹서의 위치에 의해 덩어리 및 층 경계가 완화되고, 이에 의해 상대적으로 균일한 입자의 휘저음이 일어난다. 상기 4개의 액체 흐름 믹서들은 가능한 균일한 수직적인 거리와 함께 가능한 균일한 방식으로 직경에 분포되고, 베이스 금속 시트 바로 위의 표면에 포함된 추가적인 믹서들이다.

이하의 장점들은 본 발명에 따른, 적절하게 사용되고, 특히 이들 중 멤브레인 부분을 사용할 때, 상기 반응기에 의해 얻어질 수 있다:

1. 촉진된 추진체 및 유동 흐름에 의해 생성된 교란은 연속적인 유동 및 분산 고체 상 사이의 높은 상대 속도를 이끌어낸다.

2. 빈번한 입자-입자 충돌 및 또한 입자-벽 충돌

3. 입자들의 강한 혼합

4. 유체와 상기 반응 혼합물의 촉진된 열교환

5. 침전의 최소화

6. 상기 반응 공정동안, 예를 들어 물 및 반응물의 제어된 양.

본 출원에 따른 반응기는 다음의 하나 또는 하나 이상의 특징을 가질 수 있다.

상기 반응기는 적어도 하나의 압력 컨테이너 및 적어도 하나의 상기 고-액 분리를 위한 장치를 포함하고, 그에 의해 멤브레인 반응기로 불리운다. 상기 반응기는 적어도 하나의 굵은 및/또는 가는 여과 또는 양 장치의 조합을 가질 수 있으며, 이는 또한 여과 장치로 결합될 수 있다. 적어도 하나의 상기 반응 용기는 교반 및/또는 혼합시스템을 가질 수 있고, 이는 이에 의해 교반 용기 반응기로 불리울 수 있다. 상기 압력용기 또는 반응기의 모든 반응 공간의 합은 0.5 내지 10,000 입방미터, 5 내지 2000 입방미터, 또한 50 내지 500 입방미터의 부피를 가질 수 있다. 상기 압력 용기 또는 반응기의 반응공간을 포함하는 플랜트의 모든 컨테이너, 호퍼(hoppers) 및 저장 공간의 합은 0.5 내지 10,000 입방미터, 또한 10,000 내지 70,000 입방미터, 및 또한 50,000 내지 500,000 입방미터의 부피를 가질 수 있다. 상기 피드 재료 및 상기 바이오매스에 따라, 상기 바이오매스의 물함량은 총 무게의 95 퍼센트 또는 그 이상까지 올라갈 수 있다. 상기 변환반응을 진행시키는 탈수의 통합(integration)은 이러한 이유로 유용할 수 있다. 상기 높은 수분 함량 및 많은 바이오매스의 낮게 압축된 무게때문에, 이동도는 제한되고, 반응 공간 내의 처음의 고체 비율은 대략적으로 5 및 30 사이일 수 있다. 상기 반응 생성물의 수율은 이에 따라 총 반응 공간 부피와 관련하여 한자리 수의 퍼센티지 범위 내일 수 있다. 결론적으로, 상대적으로 큰 반응 공간 부피가 필요하다. 큰 반응 공간 부피는 몇몇의 압력 용기 또는 반응기의 연결에 의해 얻어질 수 있다. 그들의 연결에 의해, 예를 들어, 캐스캐이드, 및/또는 다른 반응기 형태의 조합에 의해 더 유익한 머뭄시간 분배(retention time distrubution) 및 그에 따른 높은 동작 능력이 공정 진행의 개선된 제어를 통해 얻어질 수 있다. 동시에, 다른 반응 상(phase)의 다른 요구조건들 및 부분적인 단계가 수용될 수 있다. 보다 바람진한 열 교환은 예를 들어 튜브 반응기내, 교반 용기 또는 교반 반응기 내에서의 더 좋은 혼합 및 재혼합이 일어날 수 있다. 몇몇 압력 용기 내로의 반응기의 전체 부피의 몰락(breakdown)에 의해, 상기 반응 용기를 포함하는 각각의 플랜트 구성요소의 운송 능력이 향상될 수 있다. 몇몇의 압력 용기 또는 반응기의 연결에 의해, 연속적 또는 반-연속적 공정의 실현가능성이 향상된다. 상기 반응기 내에 형성되거나 저장된 압축 공정가스의 수용을 위한 압력 용기의 적어도 하나는 상기 플랜트 안으로 사용되거나 통합될 수 있다.

고체 부분은 공정 진행 동안의 물과 같은 단일 반응물의 연속적인 분리 또는 회수에 의한 방법동안 증가될 수 있다. 고체 함량은 반응 공정 또는 처리 조건에 따라 예를 들어 본래의 15 퍼센트 내지 20 내지 30 퍼센트, 바람직하게 31 퍼센트 내지 45 퍼센트 및 특히 바람직하게 46 내지 70 퍼센트로 증가할 수 있다. 가능한 균일한 혼합 및/또는 흐름은 공정, 반응물질, 고체 농도 및 반응 생성물을 만드는 요구조건의 상태에 의존한다. 휘저음 또는 서스펜션은 열교환을 위한 목적으로, 추출물 접촉, 및 반응물과 대부분의 촉매의 분배 및 반응 혼합물이 나왔음에도 불구하고 여전히 교차결합된 리그닌 또는 셀룰로오스의 높은 함량을 갖는 층의 분리를 목적으로 연속적으로 또는 간헐적으로 수행된다. 침전은 동시에, 느슨하게 분해되며, 굳어짐(thrumbusus) 및 덩어리 형성이 방해된다. 상기 반응 진행은 따라서 긍정적인 방향으로 영향을 받는다. 즉, 혼합 과정이 더욱 진행될수록 반응 과정이 더 빨라지고, 더욱 균일한 반응 생성물이 생성된다. 적어도 하나 또는 몇몇에서, 다른 혼합 시스템의 조합이 상기 반응 공간의 움직일 수 있는 부분과 함께 및/또는 별도로 사용된다. 하나 또는 그 이상 또는 다른 휘저음기(agitator)는 적어도 하나 바람직하게 둘 또는 몇몇 샤프트와 함께 갖추어져, 더 많은 휘저음기는 같은 모터 및 반응 주입구를 통해 가동된다. 에너지 공급 또는 혼합 시간과 비교하여 상대적으로 낮은 에너지가 이들 휘저음 시스템의 유익한 점이다. 높은 비용에 더하여, 이 본질적인 비유익함은 반응 공간내에서 이동된 부분없는 혼합 시스템에 비교하여 높은 유지비용 및 실패에의 민감함을 갖는다.

제트 진공 펌프 또는 액체 제트 믹서, 펌프 및 노즐은 액체 제트 시스템 중에 있다. 그들은 이동된 부분을 갖지 않으며 이에 따라 낮은 유지비용을 요구한다. 액체 제트 시스템은, 그들이 가열 또는 냉각수단으로써 작용할 수 있는 추진체를 통해 상기 반응기 안으로 운동에너지를 도입하는 데에 적합하므로, 반응 함량을 분산시키고 균일화하기 위한 혼합 시스템으로써 제공될 수 있다. 액체 제트 시스템의 추가적인 유익함은 그들의 작은 크기, 스트림 및 흐름 관계의 작은 방해 및 봉합 시스템(sealing system)의 회피에 있다. 종래의 휘저음 시스템에 종종 사용되어야하는 스트림 브레이커는 여분이 있다. 그러므로, 이들 시스템의 이용동안 스트림 브레이커 제어적인 스트림이 존재하지 않는 구역(no stream breaker-conditional stream dead zone)은 존재하지 않는다. 동시에, 부유(고체의 부유)가 방지되고, 따라서 공기 흡입의 위험도 감소된다. 상기 액체 제트 시스템은 보통의 또는 몇몇 공정수 저장소로부터 공급될 수 있다. 그들은 하나로부터 다른 하나가 독립적으로 제어될 수 있고 추진체 및/또는 템퍼링 수단의 다른 양이 통과할 수 있다. 추진체 및/또는 템퍼링 수단은 서스펜션 및 균일화를 위해 거의 연속적으로 및/또는 간격을 두고 첨가될 수 있다. 상기 액체 제트 시스템, 특히 제트 진공 펌프 또는 액체 제트 믹서의 위치는 액체 스트림의 형성을, 특히 수직적 루프 스티림의 형태로, 도출하도록 선택된다. 1:2의 직경-높이 비를 갖는 반응기로, 루프 스트림은 여덟, 또는 높이에 대응하는, 더하여 수직에 대하여 횡적으로 달리는 루프의 형태일 수 있다. 액체 제트 믹서 또는 제트 진공 펌프는 바람직하게 꼭대기의 절반, 특히 상부의 1/3에 위치되어, 추진 제트는 상기 반응기 축에 거의 평행하게 아래 방향으로 유도된다. 몇몇 액체 제트 믹서 또는 제트 진공 펌프는 더 큰 또는 더 높은 반응기, 특히 1:3의 직경-높이 비,와 함께 연속적으로 연결된다. 즉, 그들은 다른 높이로 연속적으로 연결되고, 상대적으로 뒤따르는 믹서가 가속된 스트림을 가속한다. 더 큰 직경, 특히 1 미터 이상의 직경을 갖는 몇몇 액체 제트 믹서 또는 제트 펌프는 추진 제트가 일 방향으로 효과적으로 강화되는 방식으로 길이 축 상에 위치된다. 하나 또는 몇몇의 액체 제트 믹서 또는 제트 진공 펌프가 베이스 영역 또는 콘의 중심에 위치한 방출 노즐 바로 옆에 위치하고, 스트림은 베이스 또는 콘의 벽 상으로 접선적으로(tangentially) 유도된다.

고체는 액체 제트 시스템 또는 제트 진공 펌프의 기류(turbulence) 및 시어 로드(shear load)를 수단으로 부서진다(de-agglomerate). 최대 기류 및 시어 로드의 영역, 특히, 흡입 또는 석션(suction) 및 출구 오프닝에서 분쇄 장치의 추가적인 사용에 의해, 클럼프(clump) 및 덩어리의 형성이 목표된 방식으로 방해된다. 흡입 또는 석션 오프닝이 방해되는 위치에서, 그들은 그들의 공정수와 함께 제공되고, 오직 공정수는 이 목적을 위해 거칠게(coarsely) 처리될 것이 필요하다. 거친 처리는 더욱 빠르고, 특히 추진체 및 템퍼링 시스템의 공정수 처리에 비해 본질적으로 낮은 역의 부피와 함께 또는 별도일 수 있다. 이와 달리, 방해 또는 침전의 위험에 있는 믹서의 흡입 또는 석션 오프닝은 그들의 추진체 스트림 회로와 함께 자유로이 유지되고 또는 짧은 유체 반전동안의 메카니즘을 갖도록 설비된다. 이들 노즐의 제어를 위해, 유체미터(flow meter), 마노미터(manometer) 및 밸브는 상기 석션 영역에서 압력 변화에 의한 방해을 위해 반응하는 것을 제공한다. 방해 및 침전의 위험에 있는 혼합물의 석션 슬롯 또는 석션 오프닝을 위해 공급되는 혼합된 반응 혼합물은 나누어진 추진체 스트림 공급에 의해 실현된다: 한 부분은 상기 반응기로부터 직접 석션되고, 또 다른 부분은 상부 반응기 부분으로부터 거칠게 여과되고 석션된다. 상기 추진체 스트림 공급은 밸브에 의해 제어되고 스위칭되어, 예를 들어 문제가 일어나거나 처리되고 정화된 물의 수준이 낮은 레벨로 떨어졌을 때 추진체가 보존된다.

노즐은 용기의 내부 공간 내에서 목표된 위치에서 사용될 수 있다. 침전 또는 케이킹이 있는 특히 죽은 영역 및 구역들이 보호된다. 믹서, 펌프 및 노즐 내로 반응 혼합물의 역류를 방지하기 위해 연속적인 압력 차이는 상기 반응기의 내부 압력과 비교하여 모든 액체 제트 시스템에서 존재한다. 감속 또는 정지는 하부 반응 부분에서 증가적으로 축적되는 상기 고체 반응 생성물의 침전 및 퇴적을 촉진시킨다.

상기 화학 변환 공정동안, 침전 및 케이킹은 상기 반응기의 벽과 상기 반응 혼합물과 접촉하는 마운팅과 부분에 나타날 수 있다. 세정 공정은 동작온도의 본질적인 감소없이 또다른 압력용기로 상기 반응물(reaction content)을 이동시킨 후 수행될 수 있다. 움직일 수 있고 제어할 수 있는 높은 압력 노즐이 예를 들어 세정 장치로써 사용될 수 있다 이 장치는 핸드 홀(hand hole), 배수구(sluice) 또는 밸브에 의해 상기 내부 공간으로 도입될 수 있다. 상기 세정 공정은 비주얼 제어(visual control) 또는 하나 또는 몇몇의 카메라를 수단하에서 수행된다. 상기 세정 장치는 원격조정될 수 있다. 상기 추진체의 압력 및 온도는 조정되어 최상으로 가능한 세정결과가 재료들 또는 코팅을 손상하지 않고 얻어질 수 있다. 드라이 아이스 이미터(dry ice emitter)가 특히 제트 매개의 표면 세정에 적합하다: 제트 수단으로써의 드라이 아이스 펠렛은 압축된 공기 및 높은 운동 에너지를 갖는 먼지층(dirt layer)와 함께 300m/s까지 가속된다; 상기 먼지층은 수축되고 불안정해진다. 동시에, 상기 드라이 아이스 펠렛은 기화되고 갑자기 700배까지 확장되어 표면으로부터 상기 먼지층을 폭발시킨다. 세정 매개의 복잡한 재제어(reconditioning) 또는 처분은 드라이 아이스 제트의 사용에 의해 불팰요하다. 환경적으로 해로운 유기 용매 및 할라겐화된 탄수화물은 불필요하다. 추가적인 명백한 장점은 공기중에 분해된 드라이 아이스 펠렛에 의해 도출된다; 플랜트 구성요소의 분해(division) 및 추가적인 세정은 불필요해진다. 드라이 아이스 제트는 바람직하게 다이브 스노켈 시스템(dive snorkel system)으로 사용된다. 이것은 중심 위치에서 핸드 홀에 의해 상기 반응기로 도입되고, 먼저 위치된 홀딩 시스템으로 덧붙여진다. 상기 드라이 아이스 펠렛은 회전 스프레이 장치를 수단으로 세정되기 위한 위치를 향해 유도된다.

액체 또는 가스 매개는 예를 들어, 재제어되거나 처리된 공정수 또는 가스, 예를 들어, 수증기, 상기 제트 진공 펌프 또는 액체 제트 믹서를 위한 추진체로 제공된다. 공정수는 반응기로부터 나온 직후 걸러지고, 여과되고, 반대물(contraries)로부터 분리되어, 상기 믹서, 펌프 및 노즐은 막히지 않고 상기 반응기 튜브, 펌프 구성요소 및 다른 마운팅들의 마모가 최소화된다. 상기 추진체의 온도는 열 교환기의 도움으로 조정되고, 이것의 도입은 공정온도의 제어 기능을 한다. 상기 추진체/템퍼링 매개는 상기 반응기 내에서와 비슷한 압력으로 상기 반응기 외부를 통해 통과한다. 공정수의 템퍼링 기능이 계속되면, 이는 동일한 것의 내부과 비슷한 온도로 상기 반응 공간 바깥 쪽을 통과한다. 공정수를 대신하여, 새로운 물, 수증기 또는 다른 공정으로부터의 물이 추진체, 가열 또는 냉각 수단으로 사용될 수 있다.

상기 재료는 피드 재료의 혼합물과 촉매를 포함하는 공정 과정에 따라 상기 공정수 내에 존재한다. 앞서 상기 바이오매스에 묶인 재료는 절차상의 분해에 의해 분해된다. 염소, 황, 질산 및 그들의 염 및 금속, 특히 중금속 및 미네랄 및 예를 들어 칼륨 또는 나트륨의 알칼리 및 그들의 염을 포함하는 상당한 원소들이 상기 화학 변환 공정동안 일정한 부분 내에서 수용액 상태로 통과한다. 일 부분은 다시 상기 고체 상(solid phase)으로 묶인다. 남은 부분은 액체 상으로 남는다. 액체 상으로 간 재료들의 일부는 또한 그들의 농도차이, 즉, 액체 상 내에서의 농도,에 의존한다. 일정 재료들의 침전까지의 포화가 농도의 증가와 함께 일어난다. 무기 재료 및 화합물, 예를 들어 황산염 및 염화물은 염으로 침전할 수 있고 이에 따라 공정 과정 및 반응 구성요소에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 상기 액체 상의 유기 탄소 화합물의 일부는 리터당 50g이상일 수 있다. 상기 공정수의 화학적산소요구랑(chemical oxygen demand:COD) 값은 재생처리없이 5자리 영역(mg O2/l)보다 클 수 있고 법적 도입 한계 값을 충분히 초과한다. 상기 화학적산소요구랑은 일반적으로 소정의 재료양의 모든 유기물들을 화학적으로 산화하는 데에 필요한 산소의 양으로 이해된다.

10 내지 35 퍼센트, 또한 35부터 60 퍼센트, 또는 또한 60부터 85 사이의 공정수 비율은, 상기 피드 재료의 수분함얄 및 상기 고-액 비를 포함한 공정과정에 따라 재생처리된다. 상기 공정수의 대부분의 순환, 즉, 상기 공정수 회로의 회로 닫힘(circuit closure) 및 제한은 오직 새로운 물을 구하고 폐수 부피를 방지를 목적으로 하는 제한된 방식으로만 가능하다. 유기 탄소 화합물의 축적에 더하여, 황산염, 질산염, 칼슘, 염소, 인 또는 그들의 화합염과 같은 무기재료의 풍부함이 나타난다. 석회 침전(lime deposit)이 상기 반응기 내의 흐름을 방해하고 또한, 펌프, 밸브 및 노즐과 같은 마운팅에 손상을 준다. 상기 반응기의 요구 조건 및 고안의 비용이 따라서 증가한다. 황산염은 침전할 수 있다. 축적 또는 포화의 기간은 상기 피드 재료의 조성 및 공정 절차에 의존한다.

상기 화학 변환 공정은 일반적으로 몇 시간을 남긴다. 이 시간동안, 재료 면화와 연결된 복잡한 화학적 공정이 진행되고 상기 공정 과정의 향상을 고려해야한다. 바이오매스의 다른 형태는 처음 2 내지 3 공정 상태동안 간격을 두고 제공된다. 원하는 반응 생성물에 따라, 반응 생산물은 예를 들어 마지막 두 공정 상태의 끝으로 회수된다. 추진체 또는 템퍼링 수단, 예를 들어, 가스 물, 특히 공정수 및/또는 공정/합성 가스 및 촉매는 공정 진행동안 회수되거나 제공된다. 반응물, 특히 화학반응의 과정, 혼합 및 흐름을 방해하는 2차 생성물은 제거된다.

다른 방법이 상기 고체 재료 및 특히 상기 반응 혼합물 내의 반응 생성물의 침전을 위해 사용될 수 있다. 상기 고-액 분리는 액체 상의 분리를 위해 제공되고, 이에 의해 고체의 농도가 얻어진다. 다른 감별과정(거친 감별, 미세한 감별), 여과 공정 및/또는 사이클론의 원심력에 의한 침전에서 하나가 고체의 분리를 위한 다른 것들과 조합될 수 있다. 공정동안의 여과 또는 감별을 위한 노력을 감소시키기 위해, 하나 또는 몇몇의 여과 또는 감별공정은 선 처리의 관점에서 수행된다.

이들 두가지 방법으로부터, 적어도 하나의 거친 또는 하나의 여과 또는 이들 두 방법의 조합이 수행될 수 있다. 상기 여과 방법을 수단으로, 특히 마이크로 및/또는 울트라여과 방법 또는 이 둘의 조합을 수단으로, 1/2 내지 2/3의 유기 탄소 화합물들이 공정수로부터 제거될 수 있다. 상기 고-액 분리는 바람직하게 공정 조건에서 수행되고, 예를 들어, 실험실 스케일에서 사용되는 단순한 종이 필터의 사용을 능가한다. 사용되는 방법의 선택은 화학적 조성, 입자 크기 분배, 밀도, 입자 형태, 견고함 및 용해도에 의존하며, 전기적 전류, 다른 농도 및 원심력 및 다른 입자 사이즈의 사용을 포함한다.

동적, 정적, 진공, 압력 및 살균 여과, 특히 이용가능한 마이크로-, 울트라-, 나노 여과 및 역삼투합 방법이 사용되는 장치에 있다. 바람직하게 장치는 기본적인 방법 또는 하이드로사이클론, 원심, 전기적 또는 자기적 분리의 기능적 원리의 장치 및/또는 여과 방법이 사용되는 곳에 사용된다. 바람직한 여과 방법은 특히 수열 탄화의 반응 조건과 함께 사용될 수 있는 것들 중에 있다. 고-액 분리를 위해, 특히 동작 조건에서, 회전 디스크 필터 또는 원심 멤브레인 필터가 바람직하게 사용된다. 포어의 형성에 적합한 바람직한 재료는 금속 및 특히 세라믹으로 구성된다. 포어-형성 재료의 형성은 바람직하게 디스크형(disk-shaped)이다. 사용되는 여과 방법 및 도입되는 재료에 따라, 필터의 포어 사이즈와 여과액 내의 고체의 양의 비율적인 비가 언제나 존재하지는 않는다. 이것은 특히 여과 요소로 세라믹을 사용할 때 적용된다. 이 수용액 상은 여과된 또는 여과되지 않은 방식의 공정수 저장소로 도입된다. 분리되기 위한 고체의 특징들, 및 이에 의해 분리를 위해 선택된 방법의 선택은 공정 과정 및 원하는 반응 생성물의 성질에 의존한다. 추가적인 공정이 진행되고 반응 생성물의 농도가 높아질수록, 이것은 쉽게 분리 공정을 수행한다. 상기 분리는 바람직하게 공정 조건 근처에서 일어난다. 여과액의 고체의 양은 보통 포어 사이즈에 비례하여 가라앉고 울트라여과 방법의 사용에 의해 상당히 증가할 수 있고 2/3 내지 4/5를 초과한다. 상기 고-액 분리를 위한 하나 또는 몇몇의 장치는 모래 및 바이오매스의 처리의 과정에서 분리될 수 있게 되는 높은 농도 또는 높은 무게의 반대물의 제거를 위한 공정으로 더해진다. 고체의 원심력 분리의 원리의 사용은 특히 펌프, 믹서 및 노즐을 보호하기 위한 추진체 제트 매개로서 사용되는 공정수의 세정을 위해 유용하다.

공정수는 상기 반응기의 상부 절반, 바람직하게 상부 1/3, 특히 바람직하게 상부 1/4에서 하나 또는 몇몇의 위치들에서의 공정동안 재제어 또는 처리를 위해 회수된다. 재제어된 또는 처리된 공정수는 재생처리를 위해 플랜트의 물회로로 되돌아간다. 적어도 하나 바람직하게는 여로 개의 공정수 저장소가 모든 각각의 반응기 또는 몇몇의 조합된 반응기를 위해 사용될 수 있다. 다른 세정단계들이 각각의 공정수 저장소에 진행된다. 개개의 또는 보통의 공정수 저장소의 부피는 모든 반응기의 총 부피의 대략 35 내지 85이다. 상기 공정수 저장소는 반응기의 온도 및 압력 로드를 위해 고안되어, 압력 감소도 및 열 교환 장치는 강제적으로 필요하지 않다. 공정수 세정은 설명된 플랜트의 물 회로 안으로 합해진다. 다른 처리 및 재제어 방법이 재제어된 공정수의 사용에 따라 요구된다. 다른 기계적, 화학적 및 생물적 방법 및 장치들이 이를 위해 개별적으로 또는 조합의 형태로 사용된다. 유산소 및 무산소의 고 성능 바이오 반응기, 바이오 멤브레인 반응기, 무산소 및 애니메이트 슬러리 방법(animate slurry method). 공정수 회로에 합해지거나 연결된 상기 언급된 방법들 및 장치들은 회로 수(circuit water) 내에서 유기 화합물들의 함량을 크게 감소시키지만, 공정수의 순환의 측정은 충분히 분리되지 않은 유기 물질의 농도와 고 알칼리 금속 또는 미네랄 재료의 농도 예를 들어 칼슘의 농도에 의존되어 만들어져야한다. 가능한 높은 공정수의 순환을 위해 특히 효과적인 다른 방법 들 및 장치의 조합이 사용된다.

기계적인 폐수 세정을 위한 기계는 필터, 바람직하게 마이크로 필터 및 특히 울트라필터이고, 상술한 고-액 분리를 위한 방법과 합쳐질 수 있다. 상기 고-액 분리를 위한, 필터가 장착된, 장치는 바람직하게 회전 디스크 필터 및 특히 원심 멤브레인 필터이다. 공정수 또는 폐수의 생물학적 세정을 위해, 장치는 가장 빠르고 세정 또는 처리를 위한 복잡한 요구조건을 만족시킨다. 예를 들어, 스틸 구조 방식(steel construction manner)의 장치, 예를 들어 바이오멤브레인 방식의 고 성능 바이오반응기, 바람직하게 무산소 공정 처리, 특히 루프 반응기가 사용된다. 상기 루프 반응기는 이것의 고안 내의 고체와 액체 상의 혼합을 위한 효과적인 노즐을 가져야 한다. 유산소 방법을 대신하여 또는 추가적으로, 무산소 공정수 처리 또는 역 전기진단법(reverse electrodialysis),(전기진단적반전,electrodialysis reversal)의 반응기가 특히, 질산염 회수, 증류, 기화 및/또는 이온 교환 방식 및 활성탄을 위해 사용될 수 있다.

향 방출은 고체의 저장 및 이동, 및 플랜트, 조립(building) 및 운송 플랜트에 관한 요구조건을 표현한다. 강한 향방출은 저장시간동안 감소한다. 상기 조립 또는 저장 및 운송 공간, 특히 연료를 위한 조립 또는 저장 및 운송공간은 공기 또는 향 당김(tight)를 위해 제공되어, 로딩된 공기(loaded air)가 벗어날 수 없다. 조립에의 접근은 배수구(sluice)에 의해 봉합된다. 하나 또는 몇몇의 화학적 및/또는 생물학적 공기 세정 플랜트가 설치되고, 따라서 향 배출은 고용인, 제공자 및 거주자들에게 최소화될 것이다.

반응 생성물의 냉각, 특히 절대 압력 1bar에서의 끓는 점 이하로의 냉각은 반응기의 밖, 또한 완화를 위한장치 내에서 일어난다. 방출되는 열 에너지는 열 교환기 공정을 통해 다른 공정으로 이용가능해질 수 있다.

하나 또는 몇몇의 분쇄 과정이 이 공정 이전, 도중 또는 이후 수행된다. 이를 위해 밀링 또는 압축 방법이 바람직하게 사용된다.

상기 반응 혼합물로부터의 고체 상의 분리는 기계적인 첫번째 단게 및 열 분리 장치 내에서의 두번째 단계에서 일어난다.

정적 농축장치(thickner), 예를 들어 정지 농축장치 또는 처리량 농축장치가, 기계적 회전 장치 또는 레이킹(raking) 기계와 함께 또는 별도로 중력의 운동 아래 물을 감소시키는 데에 사용된다. 제공양의 제어는 도징 장치(dosing device)에 의해 이루어진다. 상기 장치는 상기 균등히 도즈된 농축 혼합물을 높은 부피에 상응하게 몇몇 기계로 분배할 수 있다. 상기 농축장치는 또한 건조 장치로 직접 합해질 수 있다. 콘 구조의 유익한 고안은 건조 기계가 상기 혼합물과 함께 변하는 것을 가능하게 한다. 외부의 설치는 공정 규모의 상응하는 조정을 예측하게 한다. 농축된 상기 혼합물은 이와 달리 아치형의 시브 표면(arched sieve surface) 또는 커브된 스크린(curved screen)으로 압력하에 도입될 수 있다. 도출한 원심력은 시브 슬롯(sieve slot)을 통한 액체의 일부를 누른다. 농축된 혼합물은 거름 과정(sift course)의 끝에 혼합되고 건조 기구로 공급된다. 하이드로사이클론은 더 나아가, 고체와 액체가 원심 가속에 의해 분리되는 유익한 분리 방법을 제공한다. 저류(underflow)의 농축 혼합물은 건조 장치로 제공되고 공정을 거친 또는 분리된 액체는 상류(overflow)에서 하이드로사이클론에 남는다. 건조 장치에의 연속적이고 효과적인 공급은 선행하고 조정된 농축장치 및 개재된 도징 장치에 의해 보장될 수 있다. 이는 특히 건조의 시어 원심(shear centrifuge) 의 사용과 함께 중요하다. 시어 원심은 높은 동작 안정성을 갖고 입상의 고체의 제습 및 세척에 적합하다.

열 건조 방법은 바람직하게 에너지적인 이유로 종종 건조의 앞에 연결되어야하는 기계적 장치에 더해 사용된다. 건조 처리에 제공되는 양은 1 킬로그램 이상의 무게를 갖는다. 연속적인 동작은 차지 동작(charge operation)에 바람직하다. 상기 건조 공정은 적어도 하나 또는 몇몇의 드라이어 또는 분리 및/또는 건조를 위한 다른 장치의 혼합에 의해 일어난다. 대류 드라이어는 예를 들어 반응 또는 이차 생성물의 건조에 사용된다. 건조되는 물질들은 뜨거운 건조 가스와 접촉해온다. 따라서 사용된 가스가 방출되고 먼지 분리기로 세정되는 것은 비효과적이다. 상기 가스는 응축이후 가능한 습기로 돌아온다. 유동화 베드 드라이어는 예를 들어 대류 드라이어로 사용될 수 있다. 스프레이, 노즐 타워 또는 흐름 드라이어 또한 현재의 또는 바라는 입자 크기에 의존하여 사용될 수 있다. 연속적인 공정은 효과적이고, 하나 또는 이상의 트레인 드럼 또는 터널 드라이어가 사용된다.

접촉 드라이어가 사용되는 경우, 필수적으로 오직 접촉면만이 열 이동에 사용된다. 벨트, 진공 벨트, 드럼, 스크류, 실린더, 롤러 또는 벨트 드라이어 및 바람직하게 진공 드럼 필터 또는 드라이어가 사용된다. 낮은 습기 함량을 얻기 위해, 처리량에 따라 디스크 드라이어가 대신 또는 추가적으로 사용될 수 있다. 상기 건조 공정은 뜨거운 가스 매개 예를 들어 공기 온도 섭씨 61 및 95도 사이, 바람직하게 섭씨 65 및 90도 사이 더 바람직하게 섭씨 70 및 85도 사이의 뜨거운 가스를 수단으로 일어날 수 있다. 이와 달리, 과열된 수증기 및 특히 바람직하게 섭씨 130 내지 180의 온도를 갖는 수증기가 그 중에 열 건조 장치에 사용된다.

기계적-열적 방법은 분리를 위해 또는 건조를 위해 사용될 수 있다. 종래의 방법에 비교한 기계적-열적 공정의 장점은 충분하게 낮은 생성물의 잔류 수분이고, 생성물의 개선된 운반도(conveyability) 및 운송도(transportability)가 특히 미세 입자 또는 나노 시스템에서 얻어진다. 상기 반응 생성물로부터 농축의 부분적 씻김이 응축 시스템을 수단으로 일어나는 것이 추가적인 이점이다. 추가적인 구동 탈습(dehumidification) 포텐셜로써의 스팀의 사용은 여과 방식에서 원심 동작의 성능의 향상을 가져온다. 압축에 의한 균일한 기계적 대체의 메카니즘은 질량 힘과 협력하고 실질적으로 상기 거친 관 시스템(coarse capillary system)의 완전한 소모를 유도한다. 스팀 압력 여과는 예를 들어 이 기계적 메카니즘을 사용하는 중에 있다. 이것은 압력화된 공기(presseuized)대신 포화된 또는 과열된 스팀을 사용한다. 원심 제습에 더해진 스팀 압력이 특히 바람직하게 사용된다. 방법 공간에서, 결합된 스팀 압력과 원심 제습의 공정은 반응 생성물의 미세 분산 고체를 서스펜션으로부터 본 출원에 따른 마른, 순수한, 자유로운 흐름의 최종 생성물로 이동시킨다.

본 출원에 따른 반응 생성물의 남은 수분함량은 유익하게는 6 내지 25 퍼센트, 또한 10 내지 20 퍼센트, 또는 또한 12 내지 15 퍼센트이다.

상기 반응 혼합물은 변환 반응 이후 서스펜션으로 존재한다. 다른 것들 중에서, 다음의 반응, 중간, 이차 및/또는 최종 생성물은 피드 물질에 기인한다.

이탄-유사(peat-like)로부터 갈탄-유사 내지 흑탄-유사연료, 부식토, 메일라드- 또는 메일라드 유사 반응 생성물, 절연 재료, 나노 스폰지, 펠렛, 파이버, 케이블, 활성 또는 흡착탄, 목탄 치환재료, 고 압축 탄소 생성물 및 물질들 특히 흑연 및 흑연함유 또는 -유사 생성물 및 탄소 파이버 및 혼합물 또는 파이버를 위한 피드 재료에 걸친 연료가 재료를 구성한다.

순수한, 가장 순수한 및 초 순수 탄-유사 물질들(ultra pure coal-like materials)은 본 출원에 따른 생성물에 속한다. 그들은 주로 피드 물질에 비해 미네랄 재료의 감소가 되도록 할 수 있는 유익한 특징을 가지고 있다. 순수한 탄은 주로 탄의 연소가능한 부분으로 이해되고, 가장 순수한 탄은 또한 활성 탄 또는 목탄으로 이해된다. 초 순수 탄의 미네랄 함량은 예를 들어 무게로 0.1 퍼센트 이하이다.

도 1은 반응기(2)를 갖는 장치(1)를 보여준다. 상기 반응기(2)는 반응 공간을 포함하는 실린더형 베이직 바디(3)로 구성된다. 상기 반응 공간(4)은 고-액 혼합물, 예를 들어 바이오매스의 수용을 제공한다. 상기 반응기(2)는 고-액 혼합물을 위한 필터(5)와 배출 가지(outlet branch, 6)를 포함한다. 상기 배출 가지(6)로부터 중간, 이차 또는 최종 생성물이 상기 반응 공간(4)으로부터 제거될 수 있다. 상기 반응기는 고-액 혼합물을 혼합하기 위한 장치를 더 포함한다. 상기 장치는 이 실시예에서 보여지는 교반 장치(7)이고, 상기 고-액 혼합물은 처리 및/또는 공정 동안 혼합될 수 있다. 상기 반응기(2)는 상기 반응 공간(4) 내에서 상기 고-액 혼합물의 흐름을 유도하거나 제어하는 실린더형 가이드 또는 삽입 튜브(8)를 더 포함한다. 상기 반응기(2)는 이에 더하여 제트 진공 펌프 또는 액체 제트 믹서(9)의 형태의 비-기계적 혼합 장치를 포함한다. 상기 반응기(2)는 상기 반응 공간(4) 내에 남아있는 고체 성분들과 함께 필터 장치가 더 갖추어져있다. 상기 필터 장치(10) 및 라인(11)을 통해, 공정 또는 공업 수가 상기 반응 공간(4) 또는 뒤따르는 저장소(12)로부터 회수된다. 상기 공업수는 제트 진공 펌프 또는 액체 제트 믹서(9) 중 하나에 제공되고 이에 의해 상기 라인(13)을 통해 상기 반응 공간(4) 내의 고-액 혼합물에, 또는 미세 필터(14)를 통해 저장소(15) 내로 깨끗한 물이 더 도입될 수 있다. 상기 추가적인 저장소(15)로부터 깨끗한 또는 처리된 물이 상기 라인(16)을 거쳐 상기 반응기(2)로 되돌아가거나 라인(17)을 거쳐 폐수로 제공될 수 있다.

도 2는 도 1에 따른 상기 반응기(2)의 벽 영역의 부분을 보여준다. 반응기 벽(20)은 상기 반응기 벽(20)이 외벽층(21) 및 내벽층(22)로 구성되는 이중-벽 방식으로 형성된다. 상기 내벽층(22)은 상기 반응 공간(4)의 가장자리의 예를 들어 구멍뚫린 금속 시트 또는 멤브레인 금속 시트, 뿐만 아니라 열 교환기 플레이트일 수 있는 멤브레인 부분(23)와 함께 제공된다. 상기 멤브레인 부분(23)은 상기 반응기에 맞춰지거나 상기 내벽층(22)에 마운팅, 예를 들어 용접될 수 있다. 상기 외벽층(21) 및 상기 내벽층(22)은 하나가 다른 것으로부터 거리를 가지며, 이에 의해 캐비티(24)가 두 벽층들 사이에 존재할 수 있다. 열 오일(thermal oil)이 예를 들어, 상기 캐비티(24) 내에 존재하고, 예를 들어 열 이동 플랜트 내의 열 에너지를 이동시키는 데에 사용된다. 상기 열 오일은 상기 반응기의 내부 공간을 가열시키기 위하여, 가열되고 상기 캐비티(24)안으로 도입된다. 이는 닫힌 회로 내에서 일어난다. 물에 비교한 열 오일의 장점은 이것의 충분히 높은 끓는 점에 있고, 300℃까지의 온도에 이르는 것이 가능한다. 추가적인 캐비티(25)는 상기 멤브레인 부분(23)과 상기 내벽층(22) 사이에 있다. 이 추가적인 캐비티(25)는 깨끗한 물을 받는 기능을 할 수 있고 예를 들어 템퍼링 시스템으로 또한 사용될 수 있다. 상기 멤브레인 부분(23)이 멤브레인 금속 시트 또는 구멍뚫린 열 교환 플래이트인 경우, 상기 캐비티(25) 내의 압력은 상기 반응 공간(4)의 압력보다 적어도 조금 높아, 상기 반응 혼합물의 어떤 구성요소도 상기 캐비티(25)에 도달할 수 없다. 상기 반응 공간(4)의 극한 반응 때문에, 상기 내벽층(22), 주로 상기 멤브레인 부분(23)은 부식-저항성 재료나 적어도 이러한 재료로 코팅된다.

도 3은 플랜트의 예시적인 도식 실시예를 보여준다.

상기 장치 안에 발생한 상기 연료 또는 반응 생성물의 연소는, 상기 연료의 형태에 따라 예를 들어 펠렛 로(pellet furnaces), 펠렛 용기(pellet vessel) 또는 부가 연소기(annex combustor)에서 바람직하게 자동 연료 공급기(automatic fuel supply)를 사용하여 일어날 수 있다.

에너지의 생성을 위한 배열(arrangement)은 예를 들어 연소 플랜트를 포함할 수 있다. 펠렛 로 내의 연소 디스크의 형태 및 크기는 재의 성분에 따라 조정된다. 재의 함량은 본 발명에 따른 장치의 사용에 의해 낮아지고, 더 적은 연소 디스크 직경이면 충분하다. 상기 연소 디스크에서의 케이킹을 방지하기 위해, 본 발명에 따른 상기 연소 플랜트 또는 펠렛 로는 상기 연소 디스크로부터의 재를 제거하기 위한 자동 장치를 갖춘다.

먼지-유사 연로로부터의 에너지의 형성동안, 먼지의 연소를 위한 본 출원에 따른 플랜트는 탄 파워 플랜트(coal power plant) 또는 적어도 하나의 스팀 터빈 또는 초임계 탄-화력 플랜트(supercritical coal-fired power plant)를이용하는 탄 먼지 연소를 포함한다. 높은 효율성을 얻기 위해, 연소는 가능한 섭씨 600도 이상, 또는 560도 이상, 그리고 추가적인 실시예의 예에서 섭씨 700도 이상에서 수행된다. 높은 온도 영역에서의 추가적인 효율성의 증가는 예를 들어 현대식 파워 플랜트 기술의 사용으로 이용되며, 가능한 높은 효율성을 갖는 결합된 가스 스팀 터빈은 43퍼센트 이상 또는 46퍼센트 이상, 또는 추가적인 실시예의 예에서 49 퍼센트-55퍼센트 이상의 전류 생산이 실현될 수 있다.

탄 가스화(coal gasfication)을 이용한 통합된 가스화 결합 사이클(integrated gasification combined cycle, IGCC)은 본 출원의 방법에 의해 제조된 연소에 적합할 뿐 아니라, 유동화 베드 연소 기술 특히, 순환 압력화 유동화 베드 연소 기술, 특히 순환 압력화 유동화 베드 연소 결합 사이클(circulating pressurized fluidized bed combustion combined cycle, PFBC), 및 특히 압력화 분쇄된 탄 연소(pressurized pulverized coal combustion,PPCC)과 같은 탄 화력 결합 사이클 파워를 이용한 결합 파워 플랜트(combination power plant)에도 적합하다.

상기 연소 공정은 연통(flue) 가스 출입 온도(flue gas entry temperature) 섭씨 1000도 초과, 바람직하게 섭씨 1200도 초과, 특히 바람직하게 섭씨 1400도 초과를 가져야한다. 높은 온도에서의 상기 연통 가스 청소는 특히 나트륨 및 칼륨 화합물 뿐만 아니라 부식성 연통가스가 상기 연통 가스가 연통 가스의 낮은 온도 플라즈마 특성을 이용하여 가스 터빈으로 제공되어 제거되는 것과 같은 방식으로 고안된다.

d<3 마이크로미터의 3mg/m3 미만의 입자 함량, 알칼리함량 V0.01mg/m3이 본 출원에 따른 플랜트 내에서 상기 연통 가스에 함유된 액체 슬래그(liquid slag)를 위한 분리기의 설비로 실현될 수 있다.

먼지-유사 연료로부터의 에너지 또는 전류의 생산을 위한 추가적인 방법은 탄소 연료 셀을 이용하는 것이다. 탄소 연료 셀은 수소 연료 셀에 비해 두 가지의 구별되는 장점이 있다: 한편으로는, 탄소의 충전상태(charging state)가 수소 분자의 그것의 두 배의 크기를 갖는다. 반응 이전 및 이후의 가스 부피는 탄소 연료 셀의 경우에서는 같은 크기를 갖지만, 수소 연료 셀의 경우에서는 다르다. 이것은 첫번째 경우에서의 엔트로피는 변하지 않지만, 전체 가열 값은 전체적으로 전기적으로 변화될 수 있음을 의미한다. 그러므로 상기 탄소 연료 셀의 이용률은 수소 연료셀에 비해 이론적으로 60 퍼센트 이상이다. 이것은 탄소를 사용한 필요한 입자 밀도를 얻을 만하다는 것을 뜻한다. 본 출원에 따른 상기 플랜트는 탄소 연료 셀의 나노미터 영역에 있는 입자 크기로 탄-유사 연료를 제조하는 것의 가능성을 제공한다.

다른 에너지 생산 방법과의 시너지는 에너지 생성을 위한 장치, 특히 터빈, 스팀, 가스 또는 예를 들어 바람 탑(wind tower)에서 사용되는 바람 터빈과 같은 장치들의 보통의 사용에 의해 창조될 수 있다. 급속 풍력 시스템(Dispatchable Wind Power System: DWPS)는 터빈(특히 증기 또는 가스 터빈이 유용하다)이 보통으로 사용되는 곳에서 재생가능 에너지로 유용하다. 압축된 공기는 플래넘 챔버(plenum chamber)에서 압축이 풀어진다. 이 압축된 공기는 이미 가동되고 있는 터빈 내로 도입된다. 이미 가동되고 있는 터빈 내로의 압축된 공기의 도입에 의한 효율 상승은 20 내지 200 퍼센트, 또는 40 내지 170 퍼센트 이상이고, 추가적인 실시예의 예로 60 내지 150까지이다.

제조된 연료의 이용에 의한 본 출원에 따른 장치에서 생성된 에너지의 적어도 일부, 특히 열 및/또는 전기 에너지 형태의 에너지는 다음의 장치들 중 하나일 수 있다.

·조종 및 가까운 가열 네트워크

·피드 재료, 공정수를 포함하는 물, 반응, 중간, 이차 및/또는 최종 생성물, 특히 연료, 탄소 함유 재료, 부식토 및/또는 메일라드 또는 예를 들어, 사이클로닉 분리기, 배양기, 교반 또는 혼합 시스템, 펌프, 가열, 수증기의 공급, 열 교환기 공정, 압축, 이동 및 공정의 운송, 공정수, 물 및 폐수 제어 또는 처리 및 공기 세정 또는 처리, 고-액 분리 공정, 냉각 및 추가적인 공정 및 에너지 회복을 위한 제어를 수단으로 한 분쇄, 건조, 탈수, 조정, 세정 및/또는 건조, 금속 및 반대물의 제거 공정, 특히 금속 재료의 제거공정 바이오매스의 메일라드-유사 반응 생성물의 공정 및 처리

·생성물의 공업적 작용, 금속, 특히 알루미늄, 강 실리콘(ferro silicon), 음식, 특히 우유 공정, 맥주 생산, 온실에서의 또는 밖에서의 원예 작용 및 육류 공정;

·비료 및 비료 수단의 생산 및 공정을 위한 작용, 타이어 재생처리 플랜트;

·화학적 공업, 특히 산소, 질소 및 아르곤을 포함하는 가스 및 액체 형태의 공기 구성성분 및 다른 재료의 제품의 제작 또는 처리의 작용 및 생산 플랜트

·물 세정 및 특히 역삼투압을 이용한 탈염 플랜트; 또는

·오일 제조소, 정제소, 에탄올 제조를 위한 플랜트

열 및 에너지 교환 및 시너지 포텐셜의 이용을 위해, 본 발명에 따라 플랜트를 이용해 생성되는 연료 및/또는 반응 생성물의 이용은 다른 파워 플랜트 및 에너지 생성 공정과 함께 동작될 수 있다. 이를 위해, 특히 다음의 것들이 유용하다.

- 탄으로 가열된 파워 플랜트, 이 중 통합된 가스화 결합 사이클(integrated gasfication combined cycle, IGCC), 이에 더하여 유동화 베드 연소 기술(fluidized bed combustion techniques), 특히 순환 압력화 유동화 베드 연소 결합 사이클(pressurized fluidized bed combustion combined cycle, PFBC) 그리고 특히 압력화 분쇄된 탄 연소(pressurized pulverized coal combustion,PPCC)와 같은 탄으로 가열된 조합 파워 플랜트.

- 가스 파워 플랜트

- 메탄올, 탄, 오일 및 가스를 포함하는 다른 연료를 이용한 연료 셀

- 바이오매스 파워 플랜트; 또는

- 태양 파워 플랜트.

도 3은 바이오매스처리를 위한 장치(1) 및 에너지 생성을 위한 배열(2)을 이용한 에너지의 생성을 위한 플랜트를 보여준다. 장치(1)은 연속적으로 연결된 두 개의 반응기(3, 4)를 포함한다. 이들은 각각 반응 공간(5)을 갖는 실린더형 베이직 바디를 포함하고 압력 용기의 형태로 나타난다. 상기 반응 공간(5)은 바이오매스를 포함한 피드 재료를 받아들이기 위해 제공된다. 상기 장치(1)는 세분기(chopper, 6) 및 밀(7) 형태의 분쇄장치를 더 포함한다. 상기 바이오매스는 거친 분쇄(화살표 8)를 위해 세분기(6)로 제공되고, 이후 추가적인 분쇄를 위해 밀(7)로 제공된다. 이러한 방식으로 준비된 상기 바이오매스는 이후 혼합 장치(9)에서 강하게 혼합되되, 예를 들어 촉매와 같은 보조 재료가 또한 추가될 수 있다(화살표 10). 상기 바이오매스는 이후 라인(12)을 통해 펌핑 장치(11)를 수단으로 상기 반응기(3, 4)로 제공되고, 예를 들어 7bar의 압력, 및 높은 온도 예를 들어 적어도 160℃에서 그들이 반응 공간(5) 내에서 처리된다. 상기 반응 공간(5) 내에서 필요한 온도의 조정은 템퍼링 시스템(13)에 의해 보장된다. 상기 템퍼링 시스템(13)은 예를 들어 유동(fluid)의 가열을 위한 장치를 더 포함할 수 있으며, 이는 상기 반응기(3, 4)에 또는 내에 펌프(14) 열교환기를 수단으로 제공된다. 상기 차례로 배열된 반응기(3, 4) 내로 상기 바이오매스의 피딩(feeding)은 밸브 장치(15, 16)을 통해 제어된다.

바이오매스의 처리 이후, 반응 생성물은 상기 반응기(3, 4)로부터 회수되고, 액체 성분으로부터 고체 반응 생성물을 분리하는 분리 장치(20)로 제공된다. 상기 액체 성분은 제어 플랜트(21)로 제공되고, 그 안에서 환경적으로 친화적으로 세정된다. 여전히 습기있는 고체 반응 생성물은 완화 장치(relaxation device, 22)를 통해 건조 장치(23)으로 도입되고, 그곳에서 원하는 잔류 수분함량을 갖도록 건조된다. 상기 건조된 반응 생성물은 보통 탄 먼지(coal dust) 또는 비슷한 연료이다. 상기 연료는 상기 장치(1) 및 배열(2) 사이에 배열된 연료 스토어(24) 내에 일시적으로 저장된다.

에너지 생성을 위한 상기 배열(2)은 상기 장치(1)를 수단으로 발생된 연료의 연소를 위해 제공되는 연소 플랜트(30)를 포함한다. 상기 연소의 열 에너지는 튜브(31) 안의 물 또는 공정수를 가열하기 위해 그리고 이러한 방식으로 생성된 수증기로 상기 터빈(32)을 구동시키기 위해 상기 연소 플랜트(30) 내에서 사용된다. 상기 터빈(32)의 회전 에너지는 발생기(33)로 제공되고 이것에 의해 예를 들어 전기 네트워크(화살표 34)에 도입될 수 있는 전기적 에너지로 변환된다. 상기 연소 플랜트(30) 내에서 상기 연소동안 발생된 연통가스는, 세정 방법은 예를 들어 연통 가스 탈황화 및 연통 가스 NOx제거 장치를 포함하고, 이는 굴뚝(36)을 거쳐 열린 공기 중으로 방출되기 이전에 세정 방법(35)에 의해 처리된다.

유기 및 무기 재료들은 또한 상기 방법의 과정 또는 화학적 변환 공정동안 상기 피드 재료로부터 제공되고 이용가능하고 쉽게 접근하도록 만들어진다. 향상된 접근성은 이전의 접근용이하지 않거나 수용액 상(aqueous phase)으로 부분적으로 가버리는 화학적으로 묶인 재료들의 비용해성에 부분적으로 기인한다. 이것이 일어나는 정도는 반응 또는 처리 조건에 의존한다. 용해되지 않은 유기 및 비용해성 재료에 더하여, 알칼리와 같은 무기 재료, 염 및 휴믹 산-유사 재료를 포함하는 산, 칼슘 마그네슘, 철, 알루미늄, 인, 칼륨, 나트륨, 질소 및 그들의 화합물들은 또한 그 재료들은 제거되고 보다 쉽게 접근가능하다.

상기 변환 방응 후에 재료 및/또는 연료로 존재하는 상기 반응 생성물의 고체 탄소질의 구성요소는 그들 중에 다음의 특징을 갖는다.

상기 재료 및/또는 연료의 조성은 반응 공정에 의해 제어된다. 각 재료들의 농도는 선택적으로 쉽게 그리고 다른 물질들로부터 바로 독립적으로 변하지 않는다. 하지만, 다른 재료 그룹 및 파라미터들은 같은 방향으로 변할 수 있다. 예를 들어, 황 성분의 감소동안, 염소 및 재 성분 또한 동시에 감소된다.

원소적 분석을 수단으로한 다른 측정에서, 잔디, 컷 헤지(cut hedges(thuja)) 및 사탕 수수의 탄소함량은 원소의 퍼센티지 질량 분율(마른 질량)은 50 내지 63 퍼센트 이상이고, 대략적으로 상기 피드 물질의 질량비의 20 내지 60 퍼센트 이상이다. 산소 분율은 절반까지 감소되고, 질소 분율은 약 1/4, 그리고 수소분율은 약 1/4까지 감소된다.

상기 재료 및/또는 연료의 탄소 분율은 바이오매스에 비해서 10 내지 300 퍼센트, 또한 50 내지 300 퍼센트, 또는 또한 100 내지 300 퍼센트, 특히 200 에서 300 퍼센트까지 증가될 수 있다.

상기 재료 및/또는 연료의 탄소 분율은 상기 바이오매스에 비해 5 내지 200 퍼센트, 바람직하게 10 내지 150 퍼센트, 특히 바람직하게 10 내지 120 퍼센트, 특히 50 내지 100 퍼센트 까지 증가될 수 있다.

상기 재료 및/또는 연료의 탄소 분율은 보통 40 내지 95 퍼센트 사이, 또한 50 내지 90 퍼센트, 또한 55 내지 80 퍼센트 사이이다. 탄소 분율은, 반응 공정 및 재료 물질에 따라, 98 퍼센트 이상의 순도 이상으로 얻어진다.

상기 재료 및/또는 연료의 수소 분율은 상기 바이오매스에 비해 1 내지 300 퍼센트, 또한 5 내지 200 퍼센트, 또는 또한 20 내지 100 퍼센트까지 감소된다.

상기 재료 및/또는 연료의 산소 분율은 상기 피드 재료에 비해, 1 내지 300 퍼센트, 또한 5 내지 200 퍼센트, 또는 또한 15 내지 100 퍼센트까지 감소된다.

상기 재료 및/또는 연료의 질소 분율은 상기 피드 재료에 비교하여, 1 내지 300 퍼센트, 5 내지 200 퍼센트, 또는 또한 15 내지 100 퍼센트까지 감소된다.

상기 재료 및/또는 연료의 황 분율은 바이오매스의 그의 분율이 되거나 상기 피드 재료에 비하여 1 내지 300 퍼센트, 또한 5 내지 200 퍼센트, 또는 또한 200 내지 600 퍼센트, 또는 또한 400 내지 1800 퍼센트 이상으로 감소된다.

상기 재료 및/또는 연료의 재 분율은 바이오매스의 분율이 되거나, 상기 피드 재료에 비하여 1 내지 200 퍼센트, 또한 201 내지 1500 퍼센트, 또는 또한 1501 내지 2000퍼센트까지 감소된다.

상기 연소동안 상기 미네랄 부분 및 재 및 미립자 미세 먼지(particulate fine dust) 부분의 예를 들어 300 퍼센트 이상의 배수에 이르는 감소는 공정수의 높은 분율에 의해 가능해질 수 있다. 물질의 언급된 분율의 감소, 뿐만 아니라 다른 재료의 감소는 본래 상기 피드 물질안에 포함되고 상기 변환 공정동안 제거되고 용해된 공정수의 비율의 증가에 의해 일어난다. 이들 재료들은 씻겨나가진다고 일컬어지고, 용해성 재료의 분율은 고체 상 내에 공급된 공정수까지 비율적으로 감소될 수 있다.

촉매 성분이 생략되거나 하위-최상의 반응조건(sub-optimal reaction condition)이 우세한 경우에도, 높은 탄소 분율, 피드 물질 중 하나의 5 내지 10 퍼센트 이상의 탄소 분율이 여전히 얻어질 수 있다. 55 내지 77 퍼센트의 탄소 분율은 적절한 바이오매스의 처리 및 공정과정에 의해 얻어질 수 있다. 적절한 공정과정, 유리한 피드 재료, 촉매 혼합물의 조정으로, 78 퍼센트 또는 그 이상의 탄소값이 얻어질 수 있다. 이들 값은 화석 연료의 그것에 비교될 수 있다.

상기 변환 반응의 종결 이후, 상기 재료 및/또는 연료의 탄소 분율은 상당히 증가되나, 에너지 함량 또는 연료 값(fuel value)은 36 퍼센트 까지 감소될 수 있다. 상기 반응동안 열이 방출되므로, 이는 발열 반응이다. 반대로, 건조한 바이오매스의 원래의 적어도 65 퍼센트까지 연료 값이 유지된다.

곡물, 옥수수(sweet corn) 또는 설탕과 같은 탄수화물-함유 바이오매스가 피드 재료로 사용된다면, 상기 재료 및/또는 연료의 연료 값은 상기 피드 재료와 비교하여 약 65 내지 85 퍼센트, 실시예의 다른 예에서 70 내지 80 퍼센트이다. 적은 탄수화물이 상기 피드 재료에 포함될수록, 상기 변환 반응동안 낮은 에너지가 방출된다. 이것은 상기 피드 재료와 비교하여, 동시에 상기 반응 생성물의 더 높은 연료 값을 수반한다.

사용되는 상기 바이오매스에 의존한 상기 반응 생성물의 에너지 함량은 다음 예의 방식과 같이 설명된다.

컷 그린(cut greens) 또는 곡물 폐물(harvest waste)과 같은 리그노셀룰로직 바이오매스(lignocellulosic biomass)가 피드 재료로 사용되는 경우, 재료 및/또는 연료의 연료 값은 상기 피드 재료에 비교하여 약 70 내지 90 퍼센트, 또는 실시예의 다른 예에서 75 내지 85 퍼센트이다.

낮은 탄수화물, 셀룰로오수 또는 리그닌 분율을 갖는 바이오 매스가 예를 들어 세정 또는 하수 슬러지(sewage sludge)로써 피드 재료로써 사용되는 경우, 상기 재료 및/또는 연료의 연료값은 약 80 내지 95 퍼센트, 및 또한 85 내지 90 퍼센트이다.

순수, 가장 순수 또는 초순수 탄이 다양한 방식, 예를 들어 화학공업에서 추가적인 공정을 위한 화학적 기본 및 피드 재료 또는 탄소 연료 셀을 위한 연료로 사용될 수 있다.

방대한 재료가 상기 반응 공정동안 고체 상으로부터 용해되고 수용액 상으로 가버리고 공정수에 존재한다. 인, 황, 뿐만아니라 질산염과 같은 몇몇의 미네랄이 상기 공정수로부터 발견될 수 있다. 이들은 비료, 천연 재료 또는 다른 공정을 위한 재료로써 사용될 수 있다. 자연적인 사이클(natural cycle)을 그대로 보존하기 위해 미네랄 성분들은 바이오매스의 자연적인 개발을 위해 표면으로 다시 돌아갈 수 있도록 액체 상으로부터 특별히 분리된다. 대략적으로 닫힌 사이클은 바이오매스가 공정을 위해 이전에 추출된 것으로부터의 표면으로 상기 바이오매스에 포함된 영양분을 돌려놓는 것에 의해 유지된다.

완전하게 새로운 화학적 탄소 화합물 및 구조는 디폴리머화와 새로운 폴리머화 공정을 구성한다. 특히, 낮은 에너지로 분쇄될 수 있는 덩어리 형태가 가장 알려진 고체 화석연료보다 입력된다. 더하여, 갈색을 띈 또는 검은색을 띈 색이 피드 재료, 아마도 메일라드 반응 생성물의 형성에 의해 결과로 나온다.

많은 피드 재료의 밀도는 반응의 시작에 앞서 물보다 낮다. 상기 밀도는 연속적으로 상기 반응 공정동안 증가하고 상기 피드 재료 및 반응 공정에 따라 흑탄과 비교할 밀도에 이른다. 대부분의 피드 재료의 밀도가 200 내지 600kg/m3, 가끔 800kg/me(건조 질량)일동안, 반응 생성물의 입자들이 제거되고 밀려나가는 사이의 공기의 가정 아래에서 상기 반응 생성물은 900 내지 1200 kg/m3이상, 가끔 또한 1250 내지 1350kg/m3의 값에 이른다.

반응 생성물의 작은 입자 크기에 의해, 피드 재료에 비해 큰 표면이 유래한다. 이것은 같은 수분 함량을 갖는 건조를, 비교되는 탄소 함량을 갖는 탄소 함량에서 자연적으로 일어나는 것보다 쉽게 한다. 큰 표면은 동시에 낮은 발화온도에 기여한다.

상기 반응 생성물의 다른 특징들은 메일라드 또는 메일라드-유사 반응 생성물 및 액체 및 고체 상의 존재에 있다. 강하고 강력한 향 형성은 피드 재료에 따라 다양하다. 향 형성은 기본적으로 메일라드 반응 생성물의 형성과 연관되어 있다.

- 상당한 탄소 함량을 갖는 다른 자연적 발생 탄소 화합물과 비교하여 향상된 전기적 도전성

- 토탄- 내지 흑탄-유사 연료(Turf-to black coal-like fuel)

- 종래의 또는 같은 탄소함량의 화석 연료보다 낮은 휘발성 성분

- 연소에 의한 낮은 재(ash) 생성, 질소, 황, 질산염, 중금속 및 활성(즉, 유사하게 높은 탄소함량의 화석연료와 비교해 낮은 자기-발화 온도)의 낮은 함량.

- 유사하게 높은 탄소 함량을 갖는 비교할만한 화석 연료보다 유익하고 낮은 위험 성분의 연소에 의한 연통가스

이와 더불어, 많은 이점이 상술한 새로운 반응 생성물의 특징 및 종전의 연료에 비교한 이것의 환경적이고 천연 친화적인 특징들로부터 도출된다. 처리 방법은 바이오매스로부터의 에너지 회복을 위한 종래의 방법에 비교하여 바이오매스로부터 재료 및/또는 연료의 공업적 생산을 위한 목적을 위해 보다 효과적이고 경제적이다. 상기 바이오매스의 재료적 변환과 함께, 실질적으로 탄소가 손실되지 않아야한다. 보통 상기 피드 재료 내에 포함된 탄소의 95 퍼센트 이상이 에너지 회복을 위해 사용될 수 있는 반응 생성물의 고체 성분으로 들어간다. 탄소 화합물의 잔류량은 기체 상으로 간다. 상기 반응기 내의 상기 변환 반응동안, 실질적으로 어떤 주목할만한 양의 이산화탄소 또는 다른 온실효과 가스가 거의 방출되지 않는다.

상기 피드 재료의 탄소의 약 1-4 퍼센트가 기체 상으로 갈 수 있다. 따라서 분율은 공정 과정 특히 피드 재료의 탄소 함량 및 상기 반응 혼합물의 액체-고체 비율에 의존한다.

탄소-포함 나노재료 및 구조는 상기 반응 공정에 의해, 특히 상기 피드 재료및 촉매의 선택 및 조성에 따라 형성된다. 이 재료들은 특히 재료 및 표면 특성에 유용하다. 이들 중 예를 들어 나노-스펀지는 물 저장소 또는 절연 재료로 사용될 수 있다.

단백질 또는 알부미노스(albuminous) 및 탄수화물-풍부 음식의 베이킹, 프라잉(frying), 로스팅(roasting), 그릴링(grilling) 및 딥-프라잉(deep-frying)과 같은 열 공정과 함께 소위 메일라드 반응을 130℃이상에서 진행한다. 소위 메일라드 반응으로 불리우는 과정동안, 빨간 내지 황갈색, 종종 흑-색의 고분자, 멜라노이딘(melanoidines)이 복수의 향미제(flavoring agent)에 더해져 탄수화물 및 아미노산을 생성한다. 특히 많은 그리고 어두운 멜라노이딘은 베이킹 및 로스팅동안 그들이 발생하는 높은 온도에 의해 형성되나, 상기 반응은 높은 압력에서 또한 가속된다. 그들은 빵, 커피, 엿기름(malt), 견과 또는 콘프레이크와 같은 음식의 실질적인 부분을 구성하고 예를 들어 커피의 30퍼센트 까지 만든다.

상기 메일라드 반응의 피드 추출물은 첫번째의 비-효소 반응에서 시프 염기(Schiff base)를 형성한다. 이 단계는 수분 에서 수시간 안에 일어나며, 시프 염기가 매우 불안한 물질임에 따라 가역적이다. 글루코오스가 반응 용기로부터 제거되거나 농도가 낮아질 때 생성물이 수분 내로 붕괴하므로 상기 시프 염기의 양은 글루코오스의 농도에 직접적으로 의존한다. 불안정한 시프 염기는 추가적으로 더 안정한 아마도리 생성물(Amadori product)로 이동한다. 이 공정은 상당히 느리고, 하지만 덜 가역적이므로 아마도리 생성물이 축적된다. 초기의 아마도리 생성물은 스스로 재배열하고 메일라드 반응의 최종 생성물, 최종당화산물(advanced glycation end product, AGE)에 더 반응한다. 상기 AGE는 재배열과 폴리머화를 통해 다른 단백질들과 교차결합을 형성할 수 있다. 생성 경로에 의해, AGE의 많은 다른 그리고 복잡한 형태가 있으며, N_ε(carboxymethyl) lysine (CML), 푸로신(furosine) 및 펜토시딘(pentosidine)이 지금까지 가장 강력하게 실험되어왔다.

메일라드 또는 메일라드-유사 반응 생성물은 상기 수열 탄화동안 높은 농도로 형성된다. 고체(다른 고체 중에) 및 액체 상에서, 상기 표지 물질 CML이 상대적으로 높은 농도이다. 보통 0.3 -2 mmol/mol 리신(lysine)사이이다. 보다 높은 농도는 보통 상기 반응 생성물의 고체상보다는 액체 상에서, 즉 공정수 내에 존재한다. 상기 농도 또는 농도비는 상기 고-액 비 및 상기 피드 재료의 조성 및 공정과정에 의존한다. 반산화제(antioxidant) 및 화학-방해 특징(chemo-preventive characteristics)이 CML에 부여된다. 따라서 비교할만한 또는 유사한 특성이 상기 메일라드 또는 메일라드 반응 생성물을 포함하는 상기 수열 탄화의 다른 중간, 이차 또는 반응 생성물이 발견될 수 있을 것으로 추측된다.

상기 메일라드 또는 메일라드-유사 반응 생성물의 분리 및 세정은 여과, 울트라여과 및/또는 크로마토그래피 방법, 특히 컬럼 크로마토그래피에 의한 방법에 의한 수단에 의해 일어난다.

수열 탄화에 의한 본 발명에 따른 방법에서 생성된 부식토는 높은 연료값을 갖는 반응 생성물에 비교하여 상당히 짧은 거치 기간에 의해 나타난다. 이것은 보통 여전히 상기 피드 재료의 파이버-함유 재료(리그닌 및 셀룰로오스 중)를 포함한다. 생고분자(biopolymer)는 완전히 디폴리머화되지 않는다. 본 출원에 의해 생성된 상기 부식토는 적어도 30 내지 45 퍼센트의 탄소함량 및 적어도 15 내지 24 MJ/kg의 가열값(heating value)를 갖고, 쉽게 탈 수 있다.

본 출원의 방법에 따라 제조된 부식토는 부분적으로 자연 부식토와 또한 부분적으로 토탄 또는 이탄과 유사한 특징을 가질 수 있다.

○ 물이 고르고 깊게 스며듦에 따라 이는 비에 의한 침식으로부터 땅을 보호하고,

○ 바람에 의한 침식을 감소시키고,

○ 비 벌레 및 다른 유용한 땅 유기체에 먹이를 주고,

○ 여름에 땅의 온도를 감소시키고 겨울에 증가시키고

○ 영양분과 함께 식물을 제공하되, 상기 영양분은 천천히 방출되어 상기 식물들과 잘 어울리며,

○ 땅이 스폰지-유사형태로 물을 저장하고 최소한으로 증발을 제한할 수 있게 하고,

○ 석회(lime) 및 유기 비료를 첨가함으로써 땅의 화학 변화 공정을 제어하며,

○ 높은 알칼리 땅이 중성화되어 미네랄을 방출하도록 유기 산을 방출하고,

● 암모니아 및 변형가능한 및 사용가능한 형태의 다른 질소 화합물을 저장한다.

몇몇의 긍정적이 특징들이 자연적으로 오랜 시간에 걸쳐 형성된 부식토 또는 토탄과 달리 존재한다:

● 물 바인딩 용량(water binding capacity)이 상기 공정 과정에 의해 상당히 증가될 수 있고 자연의 부식토 또는 토탄의 그것을 크게 초과할 수 있다.

● 상술한 본 출원의 방법에 상기 반응 생성물의 특징들은 연소 특성에도 유효하다.

특정의 재료들은 효과있는 공정 과정, 특히 상기 반응 혼합물 내의 상기 고체 및 액체 상의 농도 차이에 의한 공정과정에 의해 부식토 내에 더 풍부해질 수 있다. 이것은 CO2/ 탄소 배출 또는 비료로써의 부식토의 사용동안 바람직하다. 이와 달리, 생성물로의 본 출원에 따라 제조된 부식토의 혼합의 공정동안, 특정의 재료들의 풍부함은 바람직하지 않다. 이에 더하여, 반응 생성물의 이용에 불리한 미네랄 재료 및 알칼리들 및 다른 물질들의 풍부는 기피된다. 본 출원에 따라 제조된 부식토는 균일한 부식토 및 연료이고, 이것의 특성은 상기 피드 재료 및 촉매들의 조성, 공정 압력에 의해 제어되고 계산될 수 있다. 본 출원에 의한 방법은 수 주 또는 수 개월이 일반적으로 걸리는 다른 알려진 부식토의 형성방법보다 상당히 빠르다.

토탄 또는 이탄 또는 토탄-유사 또는 이탄-유사 재료들을 포함하는 본 출원의 방법에 따라 제조된 상기 재료 및/또는 연료는 다음의 특징들을 갖는다.

● 본 출원에 따른 방법의 사용에 의해, 토탄- 내지 흑탄-유사 연료가 바이오매스로부터 도출된다.

● 연료값은 공정 과정, 특히 반응 기간에 의존한다.

● 같은 탄소 분율의 기존의 또는 화석 연료보다 낮은 휘발 성분.

● 탄까지의 에너지 수율은 0.7 - 0.95이다. 탄수화물 함량이 낮을수록, 에너지 수율이 높다.

● 90-95%: 리그닌 또는 박테리아 바이오매스(bacteria biomass)

● 상기 연료는 비교할만한 총 양(total amount)의 탄소 함량을 갖는 비교할만한 화석 연료보다 더 활성적이고 낮은 자기-점화 온도를 갖는다.

● 갈탄 또는 흑탄과 같은 화석연료는 본 출원에 따른 방법에 의해 생성되는 연료에 비해 실제로 유사한 가열 값(heating value)를 갖지만, 그들은 조성 및 특성의 연료와 구별되게 다르다.

● 화석 탄의 다른 타입 및 종은 기원점 및 채광지역에 따라 매우 다른 화학적 조성 및 특징들을 갖으므로 탄의 모든 타입은 독특하고 명백한 특징적 특성을 갖는다. 화석 라우시츠 갈색 탄(fossil Lausitz brown coal)의 가열값은 예를 들어, 8,700kJ/kg이고, 약 56 퍼센트의 물함량, 약 0.7 퍼센트의 황함량 및 약 4.5 퍼센트의 재 함량을 갖는다. 본 출원에 따른 상기 연료 또는 재료의 상기 물, 황 및 재 함량은 모두 더 낮고, 상기 연료 값은 보통 명확히 20,000kJ/kg이상이다. 화석 라우시츠 천연 갈탄의 1 킬로와트는 물 함량에 독립적으로 생성될 수 있다. 반면에, 전류의 두배 이상의 양이 본 출원에 따른 연료의 동일한 양으로부터 생성될 수 있다.

● 본 출원에 따른 재료 및/또는 연료에서 화석 탄에 비교해 메일라드 반응 화합물의 강한 증명할 수 있는 농도가 있다. Nε(carboxymethyl)lysine(CML)은 지표로서 자리 잡았다. 이 화합물은 반응 생성물의 액체 또한 고체 상에서도 탐지가능하다. 0.2 내지 1.5 mmol/mol 리신의 농도가 측정되되, 더 높은 부분은 고체 상에서 보다 액체상에서 측정된다. 상기 농도의 분배는 피드 재료, 반응 조건 및 공정과정에 의존한다.

● 채광 이후, 화석 탄은 채광 깊이에 따라 상대적으로 고 압축된 덩어리인 클럼프(clump)로 존재하고, 높은 에너지 노력에 의해 분쇄되어야 한다. 더하여, 이는 건조되고 탄 밀(coal mills)내에서 미세 갈탄 또는 탄 먼지로 분쇄되어야 한다. 이에 비해, 공정의 종료 이후의 재료 및/또는 연료는 1 밀리미터 내지 30 나노미터이하의 작은 입자로 존재하고 그들의 큰 표면에 의해 쉽게 건조될 수 있다. 이와 함께, 제어, 특히 연료의 건조를 위한 에너지 노력이 화석 탄에 비해 상당히 낮다.

● 상기 연료의 연소 특성, 특히 더 이로운 특성은, 탄의 화석 형태와 비교해서 뿐 아니라, 이용할 수 있는 재생가능한 천연 재료들의 연료의 대부분에 비해서도 이롭다. 적어도 하나, 하지만 종종 몇몇의 또는 전부의 다음의 파라미터들이 연료, 특히 피드 재료 또는 대체 화석 또는 바이오매스 연료보다 바람직하다: 감소된 재 부분, 적은 염소, 질산염, 황, 중금속 및 먼지, 미세 먼지 및 질소 및 황 산화물을 포함하는 가스상태의 독성성분의 낮은 방출. 이것은 또한 연탄 및 펠렛과 같은 압축된 연료의 형태에 대해서도 유효하다.

● 연료의 질 및 연소 특성은 상기 피드 재료 및 피드 재료의 혼합, 공정 과정, 촉매 혼합물 및 공정수의 조성에 의존한다.

● 지방의 높은 부분의 피드 재료와 에너지 함량은 더 높은 가열 값의 연료를 이끈다. 예를 들어, 특히 적절한 슬러지의 공정동안, 34-36 MJ/kg의 가열값이 얻어질 수 있다.

● 연료값 30-33MJ/Kg의 연료의 연소 후의 재 함량은 75 퍼센트까지 감소되고, 17-20 MJ/kg의 연료값의 피드 물질에 더욱 비교된다.

● 연료값 30-33MJ/Kg의 연료의 연소에 따르는 황 함량은 50 퍼센트까지 감소되고, 17-20 MJ/kg의 연료값의 피드 물질에 더욱 비교된다.

● 미세 입자 성분 및 가스 방출은 피드 물질은 상기 피드 재료에 비해 더 낮다.

● 연소 결과는 상기 공정 과정, 제어-의존 연료 품질 및 연소 기술에 연결된 모든 파라미터들의 합에 의해 결정된다.

● 상기 연료는 상대적으로 균일한 성질의 연료이고, 이것의 성질은 피드 재료 및 촉매의 조성, 뿐만 아니라 공정 과정에 의해 계산되고 제어될 수 있다.

● 이미 언급된 연소 특성의 차이에 더하여, 흑탄, 갈탄 또는 이탄과 같은 화석 연료와 추가적으로 다른 특성들이 있다.

순수한, 가장 순수한 그리고 초 순수-유사 재료들은 본 출원에 따른 생성물에 속한다. 그들은 주로 피드 재료에 비해 미네랄 재료들의 감소에 속할 수 있는 유용한 특성들을 가진다. 순수한 탄은 주로 탄의 연소가능한 분율로 이해되고, 가장 순수한 탄은 또한 활성 탄으로 이해된다. 초 순수 탄의 미네랄 성분은 예를 들어 0.1 무게 퍼센트 이하이다.

본 출원에 따른 입자 및 먼지로부터 및 반응 생성물로부터의 연탄의 제조(연탄, 먼지):

● 연탄의 높은 저항성 및 밀도에 더하여, 빠른 점화 및 좋은 연소 행동은 연탄의 가장 중요한 척도이다.

● 30 내지 70도 사이의 기울기를 갖는 1 내지 2 센티미터의 깊이를 갖는 강한 교차 프로파일링에 의해, 점화 행동은 연소 챔버 내의 향상된 공기 흐름에 의해 향상하고 연탄의 더 좋은 연소를 이끄는 더 넓은 소정의 표면적을 제공한다.

● 본 출원에 따라 생성된 밀링 먼지 대 셀룰로오스 또는 리그닌-함유 성분의 최적의 혼합비는 안정성 및 연소 행동을 돕는다.

● 얇게 썬 나무 또는 나무 칩들에 대한 먼지 또는 25-30MJ/Kg의 가열값을 갖는 연료 입자의 비는 53:47, 또한 58: 42, 또는 또한 바람직하게 64:36이다. 상기 얇게 썬 나무 또는 나무 칩의 물함량은 10 퍼센트 근처일 수 있다. 입자들은 2mm보다 크지 않을 수 있고 1.5mm 보다 작고, 또한 1mm 보다 작다.

● 22-25MJ/kg의 가열값을 갖는 먼지 또는 연료 대 짚의 비는 61:39, 또는 또한 71:28이다. 상기 얇게 썬 나무 또는 나무 칩의 물 함량은 따라서 10 퍼센트 근처일 수 있다. 상기 입자는 2mm보다 크지 않을 수 있고 1.5 mm 보다 작거나 또한 바람직하게 1mm보다 작다. 상기 비(ratio)에 대응하여, 셀룰로오스 및 리그닌의 평형 양을 함유하는 갈탄 또는 이탄이 연탄으로 처리된다.

● 토탄 또는 이탄은 평형의 셀룰로오스 및 리그닌 함량으로 연탄으로 혼자 처리될 수 있다.

본 출원의 방법에 의해 형성된 먼지 및 셀룰로오스- 및 리그닌-함유 추가 재료 또는 토탄 또는 이탄은 함께 또는 단독으로 강하게, 예를 들어 2mm의 코니더 방출 시브(Conidur discharge sieve)를 갖는 충돌 밀(impact mills) 내에서 혼합된다.

● 형성 압력은 100Mpa이상, 또한 120Mpa이상 및 또한 140Mpa이상이다.

● 프레싱 동작은 대략 섭씨 80도에서 일어나며 섭씨 90도를 넘어서는 안된다.

● 크기는 약 250×60×50mm이다.

● 상기 연탄의 벌크 농도는 약 0.95 - 1.15g/m3이다.

본 발명에 따른 방법(펠렛)의 반응 생성물로부터의 펠렛의 제조.

● 본 출원에 따른 방법(펠렛)에 의한 펠렛의 제조를 위해, 연이은 덩어리 건조를 갖는 적은 펠레팅(pelleting)이 선호된다. 이 방법은 상대적으로 낮은 에너지 노력으로 다른 가열값을 갖는 연료로부터 펠렛을 형성하기에 적합하다.

● 표준의 자동 연소 시스템내의 좋은 연소 결과는 펠렛으로 얻어질 수 있다.

● 작은 연소를 위해 정의된 방출 표준이 이에 의해 완료된다.

● 필요조건은 가능한 작은 형태의 에너지의 제공(presentation)이다.

● 상기 펠렛은 3-7mm, 바람직하게 4-6mm의 직경을 갖는다. 길이는 5 및 45cm사이이다. 그들은 높은 저항성 또는 견고함을 갖고 핸들링동안 약간의 먼지를 생성하고, 높은 물 저항성을 갖고 잘 도징될 수 있다.

● 상기 펠렛은 완전히 자동화된 펠렛 오븐 또는 용기에 연속적으로 제공되고 제어된 방식으로 연소된다.

● 최소화된 함유물 및 연소 가스 방출로 보다 높은 열 효율이 가능한 완전한 연소에 의해 얻어질 수 있다.

● 25MJ/kg 및 또한 27MJ/kg 상의 가열값에서, 특히 벽지 풀(wallpater paste), 잔디 및 다른 리그노셀룰로직 바이오매스를 포함하는 결합 재료 및 연소 가속기가 사용된다.

● 25 - 3 MJ/kg의 가열값의 먼지 대 얇게 썬 나무 또는 나무 칩 또는 리그노셀룰로오직 바이오매스의 비율은 87:13, 또한 90:10 및 또한 93:7에 있다.

● 상기 리그노셀룰로오직 바이오매스의 약 30 퍼센트까지의 부분은 예를 들어 벽지풀에 의해 대체될 수 있다.

● 상기 얇게 썬 나무 또는 나무 칩 또는 다른 리그노셀룰로직 바이오매스의 수분함량은 약 12 - 14 퍼센트일 수 있다.

● 입자는 2mm, 또한 1.5 mm 및 또한 1mm보다 크지 않을 수 있다.

● 상기 비율에 대응하여, 평형의 셀룰로오스 및 리그닌 함량을 갖는 토탄의 먼지 또는 연료 입자들은 펠렛으로 처리될 것이다.

● 본 출원의 방법에 따른 토탄 또는 부식토는 또한 평형의 셀룰로오스 및 리그닌 함량의 펠렛으로 단독으로 처리될 수 있다.

● 먼지 및 셀룰로오스- 및 리그닌 함유 추가의 재료 또는 토탄 또는 이탄은 함께 또는 단독으로 예를 들어 2mm 코니더 방출 시브를 갖는 충돌 탭 밀에서 강하게 혼합된다.

● 압축 압력은 100Mpa이상, 또한 120Mpa 이상 및 또한 140Mpa이상이다.

● 압축 온도는 대략 섭씨 80도이고 섭씨 90도를 넘지 않은다.

● 펠렛, 특히 화석 연료의 펠렛에 비교되는 대부분의 중요한 조정은 향상된 연소 특성으로부터 도출되고 탄 재의 소결물(sinter) 행동의 영역, 재 방출방법(보통 낮은 재 함량) 및 연소 디스크의 크기에 있다.

에너지는 본 출원에 따른 방법에 의해 제조되는 연료를 사용하는 것에 의해 본 출원의 특히 유익한 실시예로 생산될 수 있다. 본 출원에 따라 생산된 연료의 연소는 다른 장치들에서의 제어에 의존한다.

● 펠렛 형태에서, 연료는 또한 자동화 연료 공급과 함께 펠렛 오븐, 펠렛 용기 또는 확장 연소기 내에서 연소된다. 상업적으로 이용가능한 연소 플랜트가 보통 사용될 수 있다. 연소 특성을 향상시키기 위해, 본 출원에 따른 연소 플랜트는 다음의 영역에서 변화된 연소 특성을 갖도록 조정될 수 있다.

● 재 함량에 따른 연소 디스크의 형태 및 크기의 조정. 보다 적은 재 함량으로 작은 연소 디스크 직경이 더 나은 연소를 이끄는 데에 사용될 수 있다.

● 상기 연소 디스크로부터 재를 제거하기 위한 자동화 장치는 상기 연소 디스크의 케이킹을 막는 데에 권해진다.

● 본 출원에 따른 먼지 또는 연료의 연소는 적어도 하나의 증기 터빈을 갖는 화력 플랜트(coal-fired)에서 일어난다. 높은 효율을 얻기위해, 연소 공정이 섭씨 600도, 바람직하게 섭씨 650도 이상, 그리고 특히 섭씨 700도 이상에서 일어난다.

● 높은 온도 영역에서 추가적인 효율상승이 예를 들어 현대식 파워 플랜트 기술의 사용에 의해 얻어질 수 있고, 가능한 높은 효율 등급의 결합된 가스 증기 터빈 공정(combined gas steam)이 실현된다. 전류 생산의 효율은 43 퍼센트 보다 높고, 또한 46 퍼센트보다 높거나 또한 49 퍼센트 내지 55 퍼센트일 수 있다.

집적 탄 가스화를 사용하는 집적 가스화 결합 사이클(integrated gasification combined cycle, IGCC)은 본 출원의 방법에 의해 생성되는 연료의 연소에 적합하나, 유동화 베드 연소 기술, 특히 순환 압력화 유동화 베드 연소 결합 사이클(circulating pressurized fluidized bed combustion combined cycle, PFBC)의 결합 공정 및 특히 압력화 분쇄된 탄 연소(pressurized pulverized coal combustion,PPCC)와 같은 화력 결합 사이클 플랜트를 갖는 결합 파워 플랜트도 적합하다.

● 상기 연소 공정은 섭씨 1,000도 초과의 가스온도, 또 섭씨 1,200초과, 및 또한 섭씨 1,400도 이상의 가스 입구 온도를 포함한다.

높은 온도 가스 세정은 입자 성분 및 부식적인 활성 재료, 특히 나트륨 및 칼륨 화합물, 뿐만 아니라 부식성 가스가 상기 연통 가스가 바로 가스 터빈 내로 바람직하게 낮은 온도 플라즈마 성질을 이용하여 즉시 들어갈 정도로 감소되는 것과 같은 방식으로 고안된다.

● 3mg/m3, 초과의 입자 함량, d<3 마이크로 미터, 0.01 mg/m3 알칼리 함량은 상기 연통가스에 포함된 액체 찌꺼기를 위한 분리기에 의해 실현된다.

● 본 출원의 방법에 따른, 특히 먼지의, 연료로부터 전류나 에너지의 생산을 위한 추가적인 방법은 탄소 연료 셀의 사용이다.

● 시너지는 특히 터빈, 다른 에너지 캐리어 및/또는 에너지 생성을 위한 장치의 보통 사용, 특히 에너지 생성을 위한 터빈 바람직하게 증기 또는 가스 터빈의 보통 사용에 의한 다른 에너지 생성 방법으로 생성될 수 있다.

● 급속 풍력 시스템(Dispatchable Wind Power System: DWPS)은 터빈의 보통의 사용 및 특히 증기 또는 가스 터빈이 유용한 재생가능한 에너지 중 있다. 압축된 공기는 플레넘 챔버(plenum chamber)에서 감압된다. 이 압축된 공기는 그런 이후 추가적으로 이미 동작중인 터빈 내로 도입된다.

● 압축된 공기가 작동중인 터빈 내로 도입되면, 효율이 20 내지 200 퍼센트 이상, 또 40 내지 170 퍼센트까지, 그리고 또한 60 내지 150 퍼센트까지 증가한다.

도 1은 본 출원에 따른 플랜트의 추가적인 구성요소와 함께 본 출원에 따른 반응기의 도식적인 길이방향의 부분을 보여준다.

도 2는 도 1에 따른 본 발명의 반응기의 벽 영역의 부분을 보여준다.

도 3은 본 출원에 따른 바이오매스처리를 위한 장치 및 에너지 생성을 위한 배열을 이용한 에너지의 생성을 위한 플랜트를 보여준다.

Claims (20)

1. 바이오매스(biomass)로부터 제조되고, 피드 재료에 비해 원소의 퍼센티지 질량부에 기초하여 1 내지 300 퍼센트까지 더 높은 탄소 분율을 갖는 재료 및/또는 연료.
2. 청구항 1에 있어서, 이것은 메일라드(Maillard) 또는 메일라드 유사 반응 생성물(Maillard-like reaction product)를 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 및/또는 연료.
3. 적어도 다음의 단계를 포함하는 방법에 따라 바이오 매스로부터 제조되는 재료 및/또는 연료:

   a) 적어도 한시간의 처리 기간동안 섭씨 100도 이상의 온도 및 5 bar 이상의 압력에서 상기 바이오매스의 처리 및

   b) 상기 바이오매스의 공정 및/또는 반응, 중간, 2차 및/또는 최종 생성물의 제어.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이오매스 또는 대체의 화석 또는 바이오매스 연료에 비해 연소 특성을 나타내는 다음의 파라미터들 중 적어도 하나, 몇몇 또는 모두가 바람직한 또는 환경적으로 친화적인 생산을 갖는 재료 및/또는 연료: 감소된 재 부분, 적은 염소, 질산염, 황산염, 중금속 및 먼지, 미세 먼지 및 질소 및 황 상화물을 포함하는 가스 독성 물질들.
5. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 반응, 중간 이차 및 최종 생성물은 이탄, 및 갈탄 내지 흑탄-유사 연료, 부식토, 메일라드 또는 메일라드 유사 반응 생성물, 및 절연 재료, 나노 스펀지, 펠렛, 파이버, 케이블, 순수한, 가장 순수한, 초 순수의 탄(coal), 또는 활성 또는 흡착 탄, 목탄 치환체 재료, 고 압축된 탄소 생성물 및 재료 및 특히 또한 흑연의 피드 재료 및 흑연-함유 또는 -유사 생성물 및 탄소 파이버 및 구성을 위한 피드 재료 및 파이버 구성 재료를 포함하는 탄소-함유 재료로부터의 연료를 포함하는 재료 및/또는 연료.
6. 선행하는 청구항 중 어느 것에 있어서,

   이것은 피드 재료 특히 건조 질량에 기초한 바이오매스의 본래의 연료값(fuel value)의 적어도 65 퍼센트 또는 그 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 및/또는 연료.
7. 선행하는 청구항 중 어느 것에 있어서,

   이것의 탄소 분율은 상기 피드 재료에 비해, 10 내지 300 퍼센트, 50 내지 300 퍼센트, 또는 200 내지 300 퍼센트까지 증가되는 재료 및/또는 연료.
8. 선행하는 청구항 중 어느 것에 있어서,

   수소 분율은 상기 바이오매스에 비해, 1 내지 300 퍼센트, 5 내지 200 퍼센트, 또는 20 내지 100 퍼센트까지 감소되는 재료 및/또는 연료.
9. 선행하는 청구항 중 어느 것에 있어서,

   산소 분율은 상기 피드 재료에 비해, 1 내지 300 퍼센트, 5 내지 200 퍼센트, 또는 15 내지 100 퍼센트까지 감소되는 재료 및/또는 연료.
10. 선행하는 청구항 중 어느 것에 있어서,

    질소 분율은 상기 피드 재료에 비해, 1 내지 300 퍼센트, 5 내지 200 퍼센트, 또는 15 내지 100 퍼센트까지 감소되는 재료 및/또는 연료.
11. 선행하는 청구항 중 어느 것에 있어서,

    이것은 보다 큰 활성을 갖고 상기 바이오매스 또는 대체의 고체 화석 또는 바이오매스 연료에 비해 낮은 자기-발화 온도(self-ignition temperature)를 갖는 것을 특징으로 하는 재료 및/또는 연료.
12. 선행하는 청구항 중 어느 것에 있어서,

    이것은 이것의 다공성 때문에 비교할만한 연료값 또는 탄소함량을 갖는 고체 화석 연료보다 낮은 에너지 제공으로 분쇄될 수 있는 재료 및/또는 연료.
13. 선행하는 청구항 중 어느 것에 있어서,

    이것은 넓은 표면적 및 특히 2 나노미터 내지 50 마이크로미터, 1 마이크로미터 이하, 또는 200 나노미터 이하의 작은 입자 크기를 갖는 재료 및/또는 연료.
14. 선행하는 청구항 중 어느 것에 있어서,

    이것의 탄소 부분은 상기 바이오매스에 비해, 5 내지 200 퍼센트, 또는 10 내지 120 퍼센트, 특히 50 내지 100 퍼센트까지 증가되는 재료 및/또는 연료.
15. 선행하는 청구항 중 어느 것에 있어서,

    이것은 50 내지 90 퍼센트의, 55 내지 80 퍼센트의 또는 98 퍼센트 이상의 탄소 부분을 포함하는 재료 및/또는 연료.
16. 선행하는 청구항 중 어느 것에 있어서,

    상기 온도는 섭씨 160 도 이상, 섭씨 160 및 300도 사이, 또는 섭씨 185 및 225도 사이로 조정되는 재료 및/또는 연료.
17. 선행하는 청구항 중 어느 것에 있어서,

    상기 압력은 적어도 7 bar, 바람직하게 10 및 34 bar사이, 10 및 17 bar 사이, 17 및 26 bar사이, 또는 26 및 34 bar 사이로 조정되는 재료 및/또는 연료.
18. 선행하는 청구항 중 어느 것에 있어서,

    처리 기간은 적어도 2시간, 3 내지 60 시간, 5 내지 30 시간, 30 내지 60 시간 6 내지 12 시간 또는 12 내지 24시간인 재료 및/또는 연료.
19. 선행하는 청구항 중 어느 것에 있어서,

    상기 반응 생성물은 상기 처리 이후에 드라이어, 대류(convection) 또는 접촉 드라이어를 이용하여, 흐름 및/또는 벨트를 이용하여, 및/또는 유동화 베드 드라이어(fluidized bed drier)를 이용하여 건조되는 재료 및/또는 연료.
20. 바이오매스로부터의 에너지 생성을 위한 청구항 1 내지 19 중 하나에 따른 재료 및/또는 연료의 사용.

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