KR20150040043A - 당밀을 이용한 목질계 바이오매스 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 당밀을 이용한 목질계 바이오매스 및 그 제조방법에 관한 것으로, 당밀을 포함하는 목질계 바이오매스 및 토탄의 제조방법은 목재 파우더 또는 토탄 파우더와 당밀(molsses) 희석액을 혼합하여 페이스트를 형성하는 페이스트 형성단계, 형성된 페이스트를 80 내지 250도에서 건조시키는 건조단계, 건조된 페이스트를 200 내지 300도에서 열분해하여 탄화시키는 탄화단계를 포함한다.
이를 통해, 본 발명의 당밀을 포함하는 목질계 바이오매스는 당밀을 포함하지 않은 목질계 바이오매스보다 탄소가 많이 포함되어 발열량이 높다.
또한, 본 발명의 당밀을 포함하는 목질계 바이오매스는 높은 소수성을 갖게 되어 수분 재 흡착이 적어 수송비 및 재건조비가 절감될 수 있다.

Description

당밀을 이용한 목질계 바이오매스 및 그 제조방법{Woody biomass using molasses, and method thereof}

본 발명은 바이오매스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 당밀을 포함시켜 목질계 바이오매스를 고품질화 시킬 수 있는 당밀을 이용한 목질계 바이오매스 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 지속적으로 상승하는 유가와 원자력 에너지의 안정성에 대한 불신들의 원인으로 신재생에너지가 부각되고 있다.

신재생에너지 중 하나인 바이오매스(biomass)는 에너지 전용의 작물과 나무, 농산품과 사료작물, 농작 폐기물과 찌꺼지, 임산 폐기물과 부스러기, 수초, 동물의 배설물, 도시 쓰레기, 그리고 여타의 폐기물에서 추출된 재생가능한 유기 물질로 현재 에너지원으로 쓰여지고 있는 목재, 식물, 농,임산 부산물, 도시 쓰레기와 산업 폐기물 내의 유기 성분 등을 일컫는다.

목질계 바이오매스(woody biomass)는 나무나 초본류처럼 몸체가 고분자 다당류인 섬유소(셀룰로오스)와 헤미셀룰로오스, 페놀성 고분자화합물인 리그닌으로 구성된 식물체를 말한다.

이러한 목질계 바이오매스는 바이오 연료 에너지로 사용하기 위해 분쇄, 건조, 압축, 가공하여 우드 펠릿(wood pellet)으로 가공하여 사용한다. 우드 펠릿은 화석 연료를 대체할 수 있고 친환경적이며, 대기오염을 줄일 수 있는 신재생에너지이다.

하지만, 우드 펠릿은 화석 연료 대체 물질로서 사용하기엔 에너지 효율이 떨어질 뿐만 아니라, 우드 펠릿을 이동 또는 보관할 때, 공기중에 있는 수분이 제흡착될 수 있는 문제점이 있다.

또한, 목질계 바이오매스 중 토탄의 경우도 우드펠릿과 마찬가지고 에너지 효율 및 수분 재흡착의 문제를 포함하고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 기존의 우드 펠릿 및 토탄보다 탄소 및 발열량의 높고, 이동 또는 보관할 때, 공기중에 있는 수분의 흡수율이 낮은 당밀을 이용한 목질계 바이오매스 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 목재 파우더 또는 토탄 파우더와 당밀(molsses) 희석액을 혼합하여 페이스트를 형성하는 페이스트 형성단계, 상기 형성된 페이스트를 80 내지 250도에서 건조시키는 건조단계, 상기 건조된 페이스트를 200 내지 300도에서 열분해하여 탄화시키는 탄화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 당밀을 이용한 목질계 바이오매스 및 그 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 당밀을 이용한 목질계 바이오매스 및 그 제조방법에 있어서, 상기 페이스트 형성단계에서, 상기 당밀 희석액은 상기 목재 파우더 또는 토탄 파우더 100중량부에 대하여 1 ~ 50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 당밀을 이용한 목질계 바이오매스 및 그 제조방법에 있어서, 상기 탄화된 페이스트를 가압성형하는 성형단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 제1항, 제2항 또는 제3항의 제조방법으로 제조된 당밀을 포함하는 목질계 바이오매스 및 토탄을 제공한다.

본 발명의 당밀을 이용한 목질계 바이오매스 및 그 제조방법에 따르면, 목재 파우더와 토탄이 당밀과 혼합되어 탄소가 많이 포함되어 발열량이 높은 목질계 바이오매스 및 토탄을 제조할 수 있다.

또한, 제조된 목질계 바이오매스 및 토탄은 수분 재흡착이 적어 수송비 및 재건조비가 절감될 수 있다.

또한, 목질계 바이오매스의 압축 성형단계에서 당밀의 바인더 역할로 압축강도가 증가된 우드펠릿의 제조가 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 당밀을 이용한 목질계 바이오매스 및 그 제조방법을 나타낸 흐름도이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 당밀을 이용한 목질계 바이오매스 및 그 제조방법을 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 당밀을 이용한 목질계 바이오매스 및 그 제조방법을 나타낸 흐름도이다.

도 1를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 당밀을 포함하는 목질계 바이오매스 제조방법은 페이스트 형성단계(S10), 건조단계(S20), 탄화단계(S30) 및 성형단계(S40)를 포함한다.

페이스트 형성단계(S10)는 목재 파우더(powder) 및 토탄과 당밀(molsses) 희석액을 혼합하여 페이스트(paste)를 형성한다.

목재 파우더는 목재를 잘게 절삭한 목재조각을 말한다. 즉, 목재 파우더는 연소하기 쉬고, 당밀과 잘 혼합될 수 있는 파우더 형태로 만들어, 목질계 바이오매스를 제조하는 원료로 사용하는 것이다. 파우더 형태의 목재 파우더는 당밀 희석액과 균일하게 혼합되어 페이스트를 형성할 수 있다.

당밀은 감서당, 정제당, 비트당을 제조할 때 당액을 정석하여 얻은 설탕 결정과 모액의 혼합물에서 설탕을 회수한 후의 농후 당액을 말한다. 당밀은 목재 파우더와 균일하게 혼합되어 페이스트를 형성하기 위해 희석된 당밀을 사용한다. 달리 말하면 당밀은 희석되어 목재 파우더에 스며들게 된다.

당밀은 목재 파우더 및 토탄에 탄소를 제공하는 역할을 하기 때문에 본 발명의 당밀을 포함하는 목질계 바이오매스 및 토탄은 당밀을 포함하지 않을 때보다 탄소량이 증가하고 후술한 탄화단계(S30)를 통해 발열량도 증가하게 된다.

페이스트 형성단계(S10)에서 당밀 희석액은 목재 파우더 100중량부에 대하여 1 ~ 50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 당밀을 포함한다.

건조단계(S20)는 페이스트 형성단계(S10)를 통해 형성된 페이스트를 건조시키는데 80 내지 250도에서 건조시킨다.

탄화단계(S30)는 건조단계(S20)를 통해 건조된 페이스트를 열분해하여 탄화시키는데 200 내지 300도에서 열분해한다.

탄화단계(S30)를 통해 친수성 갖던 페이스트는 소수성화(dehydration)되고, 이를 통해 공기 중에 수분에 의한 수분재흡착이 적어 수송비 및 재건조비가 절감될 수 있다.

성형단계(S40)는 탄화단계(S30)를 통해 탄화된 페이스트를 가압성형한다. 페이스트가 가압성형될 될 때, 당밀이 바인더 역할을 하여 가압성형된 페이스트는 압축강도가 증가한다. 이를 통해 페이스트 내부로 물이 들어가기가 힘들어지게 되는 효과가 발생한다.

한편 본 도면에 개시된 실시예는 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다. 예컨대 본 발명의 실시예에서는 목재 파우더와 토탄을 함께 사용하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 목질계 바이오매스의 제조에 목재 파우더와 토탄 중에 하나만 사용할 수도 있다.

Claims (4)

1. 목재 파우더(powder) 또는 토탄(peat) 파우더와, 당밀(molsses) 희석액을 혼합하여 페이스트를 형성하는 페이스트 형성단계;
   상기 형성된 페이스트를 80 내지 250도에서 건조시키는 건조단계:
   상기 건조된 페이스트를 200 내지 300도에서 열분해하여 탄화시키는 탄화단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 당밀을 포함하는 목질계 바이오매스 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 페이스트 형성단계에서, 상기 당밀 희석액은 상기 목재 파우더 또는 토탄 파우더 100중량부에 대하여 1 ~ 50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 당밀을 포함하는 목질계 바이오매스 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 탄화된 페이스트를 가압성형하는 성형단계;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 당밀을 포함하는 목질계 바이오매스 제조방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 당밀을 포함하는 목질계 바이오매스.

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