KR20110101452A - System for pretreatment of bio mass and method for pretreating bio mass using the same - Google Patents

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엄헌섭
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Abstract

바이오 매스 전처리 시스템 및 이를 이용한 전처리 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 바이오 매스 전처리 시스템은 3가 철 이온 함유 용액으로 바이오 매스를 전처리하는 전처리부; 및 상기 전처리부로부터 2가 철 이온 함유 용액을 유입받아, 상기 2가 철 이온을 3가 철 이온으로 산화시켜 전기를 생성하는 연료전지부를 포함한다.
본 발명에 따른 바이오 매스 전처리 시스템은 3가 철 이온 재생 과정에서 전기가 소비되지 않고 오히려 전기를 생산할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 바이오 매스 전처리 시스템은 3가의 철 이온이 2가로 환원되는 바이오 매스 전처리 공정과 2가 철 이온을 연료로 사용하는 화학 연료전지 공정을 하나의 시스템에 결합시킴으로써, 바이오 매스의 전처리와 전기 생산을 하나의 시스템에서 순환적으로 수행할 수 있다. A biomass pretreatment system and a pretreatment method using the same are provided.
The biomass pretreatment system according to the present invention includes a pretreatment unit for pretreatment of the biomass with a trivalent iron ion-containing solution; And a fuel cell unit receiving the divalent iron ion-containing solution from the pretreatment unit and oxidizing the divalent iron ions to trivalent iron ions to generate electricity.
The biomass pretreatment system according to the present invention does not consume electricity during trivalent iron ion regeneration, but can produce electricity. That is, the biomass pretreatment system according to the present invention combines a biomass pretreatment process in which trivalent iron ions are reduced to divalent and a chemical fuel cell process using divalent iron ions as a fuel, thereby pretreatment of biomass. And electricity production can be performed cyclically in one system.

Description

바이오 매스 전처리 시스템 및 이를 이용한 전처리 방법{System for pretreatment of bio mass and method for pretreating bio mass using the same}Biomass pretreatment system and pretreatment method using same {System for pretreatment of bio mass and method for pretreating bio mass using the same}

본 발명은 바이오 매스 전처리 시스템 및 이를 이용한 전처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이오 매스 전처리에 사용되는 3가 철 이온의 재생 과정에서 전기가 소비되지 않고 오히려 전기를 생산할 수 있는 것으로, 본 발명에 따른 바이오 매스 전처리 시스템은 3가의 철 이온이 2가로 환원되는 바이오 매스 전처리 공정과 2가 철 이온을 연료로 사용하는 화학 연료전지 시스템을 결합시킴으로써, 바이오 매스의 전처리와 전기 생산을 하나의 시스템에서 순환적으로 수행할 수 있는 바이오 매스 전처리 시스템 및 이를 이용한 전처리 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a biomass pretreatment system and a pretreatment method using the same, and more particularly, in the regeneration process of trivalent iron ions used in biomass pretreatment, electricity is not consumed, but rather, electricity can be produced. The biomass pretreatment system combines a biomass pretreatment process in which trivalent iron ions are reduced to divalent and a chemical fuel cell system using divalent iron ions as a fuel, thereby circulating biomass pretreatment and electricity production in one system. The present invention relates to a biomass pretreatment system that can be performed in a conventional manner and a pretreatment method using the same.

3가 철 이온(Fe3 +)은 효과적인 산화제 혹은 최종 전자 수용체로서 쓰일 수 있어 미래의 산업에 활용될 가능성이 높은 화학물질이다. 대표적인 예가 바이오연료 생산을 목적으로 하는 셀룰로스 바이오매스 전처리이다. 2009년 중국의 Liu등은 3가 철 이온을 산화제로 이용하여 기존 기술에 비해 많은 장점이 있는 전처리 기술을 제안하였다. 상기 종래 기술에 따르면, 삼염화철(FeCl3) 형태의 3가 철 이온은 헤미셀룰로스를 단당류 및 다당류로 분해, 전처리하게 되며, 이로써 3 가 철 이온은 2가 철 이온으로 환원된다. 또 다른 3가 철 철 이온은 미생물 연료전지에서 양극(cathode)의 최종전자수용체로서도 기능하게 된다. 하지만, 이러한 3가 철 이온의 산화제 또는 전자 수용체로서의 사용은 1회로 끝나면, 환원 또는 전자가 수용된 이후에는 사실상 이를 버려야 하므로, 현재까지 3가 철 이온의 사용은 상업적 용도가 아닌, 학술적 용도로 국한되었다. 따라서, 3가 철 이온의 연속적 재생이 가능한 기술의 개발이 절실한 상황이다.
Trivalent iron ions (Fe + 3) is an effective oxidant, or be used as a final electron acceptor, there chemicals that are likely to be utilized in future industries. A representative example is cellulose biomass pretreatment for the purpose of biofuel production. In 2009, Liu et al in China proposed a pretreatment technology that has many advantages over existing technologies using trivalent iron ions as oxidants. According to the prior art, trivalent iron ions in the form of iron trichloride (FeCl 3 ) decompose and pretreat hemicellulose into monosaccharides and polysaccharides, whereby trivalent iron ions are reduced to divalent iron ions. Another trivalent iron iron ion will also function as the final electron acceptor of the cathode in microbial fuel cells. However, the use of trivalent iron ions as oxidizers or electron acceptors has to be discarded after one reduction and virtually discarded after the reduction or electrons have been accepted. Thus, the use of trivalent iron ions has been limited to academic use, not commercial use. . Therefore, there is an urgent need to develop a technology capable of continuously regenerating trivalent iron ions.

따라서, 본 발명이 해결하려는 과제는 새로운 방식의 3가 철 이온의 사용 후 재생이 가능한 바이오 매스 전처리 시스템 및 이를 이용한 전처리 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a biomass pretreatment system and a pretreatment method using the same, which can be regenerated after the use of a new type of trivalent iron ion.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 바이오 매스 전처리 시스템에 있어서, In order to solve the above problems, the present invention is a biomass pretreatment system,

상기 시스템은 3가 철 이온 함유 용액으로 바이오 매스를 전처리하는 전처리부; 및 The system includes a pretreatment unit for pretreatment of the biomass with a trivalent iron ion containing solution; And

상기 전처리부로부터 2가 철 이온 함유 용액을 유입받아, 상기 2가 철 이온을 3가 철 이온으로 산화시켜 전기를 생성하는 연료전지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 매스 전처리 시스템을 제공한다. It provides a biomass pretreatment system comprising a fuel cell unit receiving the divalent iron ion-containing solution from the pretreatment unit, oxidizing the divalent iron ions into trivalent iron ions to generate electricity.

본 발명의 일 실시예에서 상기 전처리부에서의 바이오 매스 전처리에 따라 3가 철 이온은 2가 철 이온으로 환원되며, 상기 전처리부와 연료전지부의 음극 챔버는 인접하며, 상기 전처리부로부터 생성된 2차 철 이온 함유 용액은 연료전지부의 음극 챔버로 유입된다. In an embodiment of the present invention, the trivalent iron ions are reduced to divalent iron ions according to the biomass pretreatment in the pretreatment unit, and the cathode chamber of the pretreatment unit and the fuel cell unit is adjacent to each other. The secondary iron ion-containing solution flows into the cathode chamber of the fuel cell unit.

본 발명의 또 다른 일 실시예에서 상기 음극 챔버에는 킬레이트제가 함유되며, 상기 연료전지부는 음극챔버, 음극, 프로톤 교환 멤브레인, 양극, 양극 챔버로 이루어진다. In another embodiment of the present invention, the cathode chamber contains a chelating agent, and the fuel cell unit includes a cathode chamber, a cathode, a proton exchange membrane, an anode, and an anode chamber.

본 발명의 또 다른 일 실시예에서 상기 킬레이트제는 EDTA이며, 상기 전처리부와 상기 음극 챔버는 개방가능한 격벽으로 분리될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the chelating agent is EDTA, and the pretreatment unit and the cathode chamber may be separated into an openable partition.

상기 또 다른 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 (a) 3가 철 이온 함유 용액을 포함하는 전처리부에서 원료 바이오 매스를 전처리하는 단계; (b) 상기 전처리에 따라 얻어진 2가 철 이온 함유 용액을 연료전지부로 유입시키는 단계; (c) 상기 유입된 2가 철 이온을 3가 철 이온으로 산화시킴으로써 상기 연료전지부에서 전기를 생산하는 단계; 및 (d) 상기 산화된 3가 철 이온 용액으로 상기 전처리부로 유입시킨 후 또 다른 원료 바이오 매스를 전처리 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 매스 전처리 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 전처리부와 연료전지부는 서로 인접하며, (b)단계에서 상기 2가 철 이온 함유 용액은 상기 연료전지부의 음극 챔버로 유입된다. In order to solve the above another problem, the present invention comprises the steps of (a) pretreatment of the raw material biomass in a pretreatment unit containing a trivalent iron ion containing solution; (b) introducing a divalent iron ion-containing solution obtained by the pretreatment into a fuel cell unit; (c) producing electricity in the fuel cell unit by oxidizing the introduced divalent iron ions to trivalent iron ions; And (d) introducing the oxidized trivalent iron ion solution into the pretreatment unit and pretreating another raw material biomass. In an embodiment of the present invention, the pretreatment unit and the fuel cell unit are adjacent to each other, and in step (b), the divalent iron ion-containing solution flows into the cathode chamber of the fuel cell unit.

본 발명의 또 다른 일 실시예에서 상기 (a) 내지 (b) 단계는 복수 회 반복될 수 있다.
In another embodiment of the present invention, the steps (a) to (b) may be repeated a plurality of times.

본 발명은 3가 철 이온 재생 과정에서 전기가 소비되지 않고 오히려 전기를 생산할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 바이오 매스 전처리 시스템은 3가의 철 이온이 2가로 환원되는 바이오 매스 전처리 공정과 2가 철 이온을 연료로 사용하는 화학 연료전지 공정을 하나의 시스템에 결합시킴으로써, 바이오 매스의 전처리와 전기 생산을 하나의 시스템에서 순환적으로 수행할 수 있다.
The present invention does not consume electricity in the trivalent iron ion regeneration process, rather it can produce electricity. That is, the biomass pretreatment system according to the present invention combines a biomass pretreatment process in which trivalent iron ions are reduced to divalent and a chemical fuel cell process using divalent iron ions as a fuel, thereby pretreatment of biomass. And electricity production can be performed cyclically in one system.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.

본 발명은 상술한 바와 같이 바이오 매스 전처리에서 3가 철 이온을 통하여 셀룰로스를 단당 또는 다당으로 분해한다. The present invention decomposes cellulose into monosaccharides or polysaccharides through trivalent iron ions in the biomass pretreatment as described above.

본 발명의 일 실시예에서 상기 3가 철 이온은 삼염화철(FeCl3) 형태로 용액상에서 혼입되며, 상기 용액에서 옥수수 등과 같이 셀룰로스를 함유하는 바이오 매스와 접촉한다. 셀룰로스와 접촉한 상기 3가 철 이온은 2가 철 이온으로 환원된다. In one embodiment of the present invention, the trivalent iron ions are incorporated in solution in the form of iron trichloride (FeCl 3 ), and in contact with the biomass containing cellulose such as corn in the solution. The trivalent iron ions in contact with cellulose are reduced to divalent iron ions.

종래에는 환원된 2가 철 이온을 3가 철 이온으로 산화시켜, 재사용하는 것이 어려웠으나, 본 발명은 상기 바이오 매스 전처리부로부터 사용 후 유입되는 2가 철 이온을 다시 화학 연료전지의 연료로 사용하는 기술을 제공한다.Conventionally, it has been difficult to oxidize reduced divalent iron ions to trivalent iron ions and reuse them. However, the present invention uses divalent iron ions introduced after use from the biomass pretreatment unit as fuel for a chemical fuel cell. Provide technology.

즉, 본 발명에 따른 바이오 매스 전처리 시스템은 3가 철 이온을 이용한 바이오 매스 전처리부와 상기 전처리부에서 사용된 2차 철 이온을 다시 원료로 사용하는 연료 전지부, 두 개의 기능부로 이루어진 시스템이다.
That is, the biomass pretreatment system according to the present invention is a system consisting of a biomass pretreatment unit using trivalent iron ions, a fuel cell unit using secondary iron ions used in the pretreatment unit as a raw material, and two functional units.

이하 도면을 이용하여 본 발명에 따른 바이오 매스 전처리 시스템을 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the biomass pretreatment system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바이오 매스 전처리 시스템의 모식도이다.1 is a schematic diagram of a biomass pretreatment system of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 바이오 매스 전처리 시스템은 3가 철 이온에 의하여 바이오 매스가 연질화되는 전처리부(101) 및 상기 전처리부(101)로부터의 2가 철 이온의 산화에 따라 전기를 생산하는 연료전지부(102)로 이루어진다. Referring to FIG. 1, the biomass pretreatment system according to the present invention includes a pretreatment unit 101 in which biomass is softened by trivalent iron ions, and an electric charge according to oxidation of divalent iron ions from the pretreatment unit 101. It is made of a fuel cell unit 102 to produce.

전처리부(101)에는 셀룰로스를 함유하는 바이오 매스가 유입되고, 유입된 셀룰로스는 용액 상의 3가 철 이온에 의하여 연질화(soften)된다. 이후 연질화된 바이오 매스, 즉 전처리된 바이오 매스는 전처리부로부터 배출된다. 특히 본 발명자는 상기 과정에서 3가의 철 이온이 2가의 철 이온을 환원되는 점과 2가의 철 이온은 또 다른 전력 생산 시스템, 즉 연료전지부(102)에서 산화되어 전기를 생성시키는 물질로 기능할 수 있다는 점에 주목하였다. The biomass containing cellulose is introduced into the pretreatment unit 101, and the introduced cellulose is soften by trivalent iron ions in a solution. The softened biomass, ie the pretreated biomass, is then discharged from the pretreatment unit. In particular, the inventors point that trivalent iron ions reduce divalent iron ions in the above process, and the divalent iron ions may function as a material that is oxidized in another power generation system, that is, the fuel cell unit 102 to generate electricity. Note that it can.

이를 위하여, 본 발명에 따른 바이오 매스 전처리 시스템은 전처리부(101)로부터 발생한 2가 철 이온이 연료전지부(102)의 음극 챔버(106a)로 유입되는 기술적 구성을 갖는다. 상기 2가 철 이온 용액은 음극(anode, 103)에서 3가 철 이온으로 산화되어 전자를 생성하게 된다. 상기 생성된 전자는 음극과, 상기 음극에 연결된 도전 통로를 통하여 양극(cathode, 105)으로 이동하고, 상기 양극(105)와 인접한 양극 챔버(106b)에서는 산소와 수소 이온과 만나 물이 되며, 상기 과정을 통하여 연료전지부로부터 전력이 생성된다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지부는 전해질 및 촉매가 함유되며, 음극과 접촉하는 음극 챔버(106a), 음극(103), 프로톤 교환 멤브레인(104), 양극(105) 및 상기 양극과 접촉하며, 산소가 유입되어, 물이 생성되는 양극 챔버(106b)를 포함하는 구조이다. 연료 전지부에서의 반응은 도 2에 도시된다.
To this end, the biomass pretreatment system according to the present invention has a technical configuration in which divalent iron ions generated from the pretreatment unit 101 flow into the cathode chamber 106a of the fuel cell unit 102. The divalent iron ion solution is oxidized to trivalent iron ions at the anode 103 to generate electrons. The generated electrons move to a cathode 105 through a cathode and a conductive passage connected to the cathode, and in the anode chamber 106b adjacent to the anode 105, water meets oxygen and hydrogen ions to form water. Power is generated from the fuel cell unit through the process. Accordingly, the fuel cell unit according to the present invention contains an electrolyte and a catalyst, and is in contact with the cathode chamber 106a, the cathode 103, the proton exchange membrane 104, the anode 105, and the anode in contact with the cathode, and oxygen Is introduced into the structure including the anode chamber 106b in which water is generated. The reaction in the fuel cell section is shown in FIG.

이후 상기 연료전지의 음극 챔버(106a)에서 산화된 3가 철 이온은 다시 바이오 매스 전처리부(101)로 유입되어, 다시 바이오 매스 전처리에 사용된다. 이상의 과정은 반복적으로 사용되어, 전처리 단계, 전력 생성 단계가 순차적으로 반복될 수 있다. Thereafter, trivalent iron ions oxidized in the cathode chamber 106a of the fuel cell flows back into the biomass pretreatment unit 101 and is again used for biomass pretreatment. The above process can be used repeatedly, so that the preprocessing step and the power generation step can be repeated sequentially.

본 발명자는 이 때 연료전지부 및 전처리부에서 사용되는 용액의 pH가 본 발명의 효과에 있어서 매우 중요하다는 점에 주목하였다. 특히 연료 전지에 있어서, 음극 챔버에서의 용액 pH가 3 내지 5를 벗어나는 경우, 2가 철이온의 환원 과정에서 발생하는 전자의 이동이 어려워지며, 그 결과 연료전지부의 음극에서 전류를 발생시키기 위해서는 별도의 외부 전력이 필요하다. 하지만, 본 발명은 외부전력의 사용 없이 바이오 매스의 전처리와 전력 생산을 하나의 시스템 내에서 구현하고자 하였으며, 이를 위하여 EDTA와 같은 킬레이트제를 상기 음극 챔버에 첨가하여 용액의 pH를 가능한 상기 범위, 보다 바람직하게는 4 수준으로 맞추었다. 상기 첨가된 EDTA에 의하여 pH 4 수준으로 조절된 용액은 다시 바이오 매스 전처리 공정에서도 산성을 유지함으로써 보다 효과적인 바이오 매스 전처리를 유도한다. The present inventors noted that the pH of the solution used in the fuel cell section and the pretreatment section is very important for the effect of the present invention. Particularly in the fuel cell, when the solution pH in the cathode chamber is outside the range of 3 to 5, it is difficult to move electrons generated in the reduction process of the divalent iron ions, and as a result, in order to generate current at the cathode of the fuel cell section, Separate external power is required. However, the present invention is intended to implement the pre-treatment and power production of biomass in one system without the use of external power, for this purpose, by adding a chelating agent such as EDTA to the cathode chamber, the pH of the solution to the above range, Preferably it was set at 4 levels. The solution adjusted to the pH 4 level by the added EDTA again maintains acidity even in the biomass pretreatment process, leading to more effective biomass pretreatment.

더 나아가, 본 발명자는 침전, 특히 연료전지부에서의 철 이온의 침전이 발생하는 경우, 다시 바이오 매스 전처리 용액으로 사용될 수 없다는 점에 주목하였다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명자는 EDTA라는 킬레이트제를 사용하여 침전문제를 해결하였다. 즉, 본 발명에서 사용되는 킬레이트제는 용액의 pH 조절(4 수준)과 철 이온의 침전 방지라는 두 가지 효과를 발생시킨다.
Furthermore, the inventors noted that in the event of precipitation, in particular the precipitation of iron ions in the fuel cell section, it cannot be used again as a biomass pretreatment solution. In order to solve this problem, the present inventors solved the precipitation problem by using a chelating agent called EDTA. That is, the chelating agent used in the present invention produces two effects: pH control of the solution (4 levels) and precipitation of iron ions.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 바이오 매스 전처리 시스템의 실제 사진이다. 3 is an actual photograph of a biomass pretreatment system manufactured according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 두 개의 챔버(전처리부, 연료전지부)는 서로 인접하며, 특히 전처리 부와 연료전지부의 음극 챔버는 서로 인접한다. 즉, 전처리부에서의 전처리 공정이 완료되면, 2가 철 이온이 다량 함유된 전처리 용액은 인접한 연료전지부의 음극 챔버로 이동하여야 하므로, 본 발명의 일 실시예에서는 개방 가능한 격벽을 통하여 전처리부 및 연료전지부를 구분하였다. 본 발명의 또 다른 일 실시예에서는 상기 연료전지부와 전처리부가 서로 이격된 별도의 장치로 구성되나, 상기 연료전지부(특히 음극 챔버)와 전처리부는 별도의 배관라인 등으로 연결되어, 선택적으로 개방, 폐쇄될 수 있다.
Referring to FIG. 3, two chambers (pretreatment unit and fuel cell unit) are adjacent to each other, and in particular, the cathode chambers of the pretreatment unit and the fuel cell unit are adjacent to each other. That is, when the pretreatment process in the pretreatment unit is completed, the pretreatment solution containing a large amount of divalent iron ions should be moved to the cathode chamber of the adjacent fuel cell unit. In one embodiment of the present invention, the pretreatment unit and The fuel cell section was divided. In another embodiment of the present invention, the fuel cell unit and the pretreatment unit are configured as separate devices spaced apart from each other, but the fuel cell unit (particularly the cathode chamber) and the pretreatment unit are connected by separate piping lines, and selectively opened. Can be closed.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 매스 전처리 방법의 단계도이다. 4 is a step diagram of a biomass pretreatment method according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 바이오 매스 전처리 방법은 3가 철 이온을 함유하는 용액에 의하여 바이오 매스를 전처리하는 단계와 상기 전처리에 의하여 환원된 2가 철 이온을 함유하는 상기 용액을 연료전지부로 유입시키는 단계를 포함한다. 상술한 바와 같이 상기 용액은 전처리 완료에 따라 3가 철 이온이 아닌 2가 철 이온이 다량 함유되며, 연료전지부, 특히 연료전지부의 음극 챔버로 이동된 상기 용액은 다시 음극에서 3가 철 이온으로 산화되며, 이로써 전자가 생성된다. 이후, 3가로 산화된 철 이온을 함유하는 연료전지부의 음극 챔버 용액은 다시 전처리부로 유입되어 또 다른 바이오 매스를 전처리한다. Referring to FIG. 4, the biomass pretreatment method according to the present invention comprises the steps of pretreatment of biomass by a solution containing trivalent iron ions and a fuel cell containing the divalent iron ions reduced by the pretreatment. Introducing into the wealth. As described above, the solution contains a large amount of divalent iron ions instead of trivalent iron ions upon completion of the pretreatment, and the solution moved to the cathode chamber of the fuel cell part, in particular, the fuel cell part is again trivalent iron ion at the cathode. Is oxidized to form electrons. Then, the negative electrode chamber solution containing the trivalent oxidized iron ions flows back into the pretreatment unit to pretreat another biomass.

즉, 상기 과정을 복수 회 반복함으로써, 전기의 생산, 바이오 매스 전처리를 순차적으로 수행할 수 있으므로, 3가 철 이온의 재생과 더불어 이 과정에서 생성된 전기를 바이오 매스 처리 공정으로 사용할 수 있다. That is, by repeating the above process a plurality of times, since the production of electricity, pretreatment of biomass can be performed sequentially, in addition to the regeneration of trivalent iron ions, the electricity generated in this process can be used as a biomass treatment process.

Claims (12)

바이오 매스 전처리 시스템에 있어서,
상기 시스템은 3가 철 이온 함유 용액으로 바이오 매스를 전처리하는 전처리부; 및
상기 전처리부로부터 2가 철 이온 함유 용액을 유입받아, 상기 2가 철 이온을 3가 철 이온으로 산화시켜 전기를 생성하는 연료전지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 매스 전처리 시스템.In the biomass pretreatment system,
The system includes a pretreatment unit for pretreatment of the biomass with a trivalent iron ion containing solution; And
And a fuel cell unit receiving the divalent iron ion-containing solution from the pretreatment unit and oxidizing the divalent iron ions to trivalent iron ions to generate electricity. 제 1항에 있어서,
상기 전처리부에서 바이오 매스의 전처리에 따라 3가 철 이온은 2가 철 이온으로 환원되는 것을 특징으로 하는 바이오 매스 전처리 시스템.The method of claim 1,
Biomass pretreatment system, characterized in that trivalent iron ions are reduced to divalent iron ions according to the pretreatment of the biomass in the pretreatment unit. 제 1항에 있어서,
상기 전처리부와 연료전지부의 음극 챔버는 인접하며, 상기 전처리부로부터 생성된 2차 철 이온 함유 용액은 연료전지부의 음극 챔버로 유입되는 것을 특징으로 하는 바이오 매스 전처리 시스템. The method of claim 1,
And the cathode chamber of the pretreatment unit and the fuel cell unit is adjacent, and the secondary iron ion-containing solution generated from the pretreatment unit flows into the cathode chamber of the fuel cell unit. 제 3항에 있어서,
상기 음극 챔버에는 킬레이트제가 함유된 것을 특징으로 하는, 바이오 매스 전처리 시스템.The method of claim 3, wherein
And the chelating agent is contained in the cathode chamber. 제 3항에 있어서,
상기 연료전지부는 음극챔버, 음극, 프로톤 교환 멤브레인, 양극, 양극 챔버로 이루어진 것을 특징으로 하는, 바이오 매스 전처리 시스템.The method of claim 3, wherein
The fuel cell unit, characterized in that consisting of the cathode chamber, the cathode, the proton exchange membrane, the anode, the anode chamber, biomass pretreatment system. 제 4항에 있어서,
상기 킬레이트제는 EDTA인 것을 특징으로 하는, 바이오 매스 전처리 시스템.The method of claim 4, wherein
The chelating agent is characterized in that the EDTA, biomass pretreatment system. 제 4항에 있어서,
상기 2가 철 이온 함유 용액의 pH 범위는 3 내지 5이며, 상기 킬레이트제에 의하여 상기 pH 범위가 조절되는 것을 특징으로 하는, 바이오 매스 전처리 시스템.The method of claim 4, wherein
The pH range of the divalent iron ion-containing solution is 3 to 5, characterized in that the pH range is adjusted by the chelating agent, biomass pretreatment system. 제 3항에 있어서,
상기 전처리부와 상기 음극 챔버는 개방가능한 격벽으로 분리된 것을 특징으로 하는, 바이오 매스 전처리 시스템.The method of claim 3, wherein
And the pretreatment unit and the cathode chamber are separated into openable partitions. 바이오 매스 전처리 방법에 있어서,
(a) 3가 철 이온 함유 용액을 포함하는 전처리부에서 원료 바이오 매스를 전처리하는 단계;
(b) 상기 전처리에 따라 얻어진 2가 철 이온 함유 용액을 연료전지부로 유입시키는 단계;
(c) 상기 유입된 2가 철 이온을 3가 철 이온으로 산화시킴으로써 상기 연료전지부에서 전기를 생산하는 단계; 및
(d) 상기 산화된 3가 철 이온 용액으로 상기 전처리부로 유입시킨 후 또 다른 원료 바이오 매스를 전처리 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 매스 전처리 방법.In the biomass pretreatment method,
(a) pretreatment of the raw material biomass in a pretreatment unit including a trivalent iron ion containing solution;
(b) introducing a divalent iron ion-containing solution obtained by the pretreatment into a fuel cell unit;
(c) producing electricity in the fuel cell unit by oxidizing the introduced divalent iron ions to trivalent iron ions; And
(d) biomass pretreatment method comprising the step of pretreating another raw material biomass after flowing into the pretreatment unit with the oxidized trivalent iron ion solution. 제 9항에 있어서,
상기 전처리부와 연료전지부는 서로 인접한 것을 특징으로 하는 바이오 매스 전처리 방법.The method of claim 9,
And the pretreatment unit and the fuel cell unit are adjacent to each other. 제 9항에 있어서,
(b)단계에서 상기 2가 철 이온 함유 용액은 상기 연료전지부의 음극 챔버로 유입되는 것을 특징으로 하는 바이오 매스 전처리 방법.The method of claim 9,
In step (b), the divalent iron ion-containing solution is introduced into the cathode chamber of the fuel cell, characterized in that the biomass pretreatment method. 제 9항에 있어서,
상기 (a) 내지 (b) 단계는 복수 회 반복되는 것을 특징으로 하는 바이오 매스 전처리 방법.The method of claim 9,
Step (a) to (b) is a biomass pretreatment method, characterized in that it is repeated a plurality of times.
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