KR20180025334A - 바이오매스 열수추출액으로부터 가연성 성분을 분리하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바이오매스를 열수 처리하여 수득한 액체상 물질에 분탄을 첨가하여 가연성 물질을 분리 회수하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 분쇄수단으로 바이오매스를 분쇄하는 S-1 단계, 상기 분쇄한 바이오매스에 열수를 공급하는 S-2 단계, 열수를 공급한 바이오매스를 액체상 물질과 고체상 물질로 분리하는 S-3 단계, 상기 액체상 물질에 분탄을 첨가하는 S-4 단계 및 분탄과 액체상 물질 혼합물을 제1 분리수단으로 공급하여 분탄은 회수하고 분탄이 제거된 여액을 수득하는 S-5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 열수추출액으로부터 가연성 성분을 분리하는 방법에 관한 것이다.

Description

바이오매스 열수추출액으로부터 가연성 성분을 분리하는 방법 {The Separation Method of Combustible Materials From Hot Water Extraction of Biomass}

본 발명은 바이오매스로부터 가연성 성분을 분리하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이오매스를 열수 처리하여 수득한 액체상 물질에 분탄을 첨가하여 가연성 물질을 분리 회수하는 방법에 관한 것이다.

화석연료는 역사가 가장 길며 쉽게 사용이 가능하다는 장점이 있는 반면, 이산화탄소 발생량이 가장 많은 에너지원이다. 이러한 화석연료는 최근 갈수록 심각해지고 있는 지구 온난화 문제의 주범 중 하나로 인식되고 있어, 이를 대체할 수 있는 신재생에너지에 관한 연구, 이용 및 보급이 활발하게 추진되고 있는 상황이다.

한편, 국내에서는 국제조약인 기후변화협약 대응에 따른 온실가스 감축이 대두되면서 일정규모(500MW) 이상의 발전설비(신재생에너지 설비는 제외)를 보유한 발전사업자(공급의무자)에게 총 발전량의 일정비율 이상을 신·재생에너지를 이용하여 공급토록 의무화한 신재생 에너지공급의무화제도(Renewable Portfolio Standard; RPS)가 도입되었으며, 이런 의무공급량 미이행분에 대해서는 공급인증서 평균 거래가격의 150% 이내에서 불이행사유, 불이행 횟수 등을 고려하여 과징금을 부과할 수 있도록 법제화하였다.

이에 따라 대규모 석탄화력 발전사에서는 이러한 신재생에너지 공급의무 비중을 달성하기 위하여, 석탄의 이산화탄소 발생을 감축시키는 발전 플랜트를 연계하거나, 개선방안으로서 석탄 가스화 복합발전(Integrated Gasification Combined Cycle; IGCC), 초초임계압(Ultra Supercritical, USC)기술, CO2포집 및 저장기술 등의 청정 석탄 기술(Clean Coal Technology, CCT) 또는 바이오매스(bio-mass) 혼소 등을 시도하고 있는 상황이다.

이들 중 바이오매스 혼소의 경우, 목질계, 초본계 및 조류 등 바이오매스의 자원은 풍부할 뿐만 아니라 싼 가격으로 구입이 가능하다는 장점을 가지고 있는 반면, 바이오매스 내에 포함된 금속 성분을 포함하는 무기질 성분에 의하여 클링커나 파울링이 발생한다는 점은 바이오매스 활용시 가장 큰 걸림돌로 작용하고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 바이오매스로부터 금속 성분이 배제된 가열원을 얻기 위한 다수의 공지된 문헌을 살펴보면 아래와 같다.

일본등록특허 제2688509호에서는 밀기울을 수세하여 수용성 물질을 제거한 후, 0.1~0.4N의 알칼리 수용액과 반응시켜 헤미셀룰로오스를 알칼리수용액으로 용출시킨 후 분리막과 이온교환 수지를 이용하여 정제하는 것을 특징으로 하는 헤미셀룰로오스의 추출·정제법을 개시하고 있다.

또한 한국등록특허 제10-0476239호에서는 왕겨로부터 수용성 및 불용성 헤미셀룰로오스를 제조하는데 있어서 (1) 왕겨에서 단백질 제거 및 왕겨를 세척하는 공정; (2) 왕겨를 0.5 내지 1M 농도의 수산화나트륨 용액으로 추출하고 여과하는 공정; (3) (2)단계에서 얻은 알칼리 추출용액에 인산을 가해 용액의 pH를 낮추어서 헤미셀룰로오스를 침전으로 회수하는 공정; (4) (3)단계에서 얻어진 침전에 대해 인산 또는 옥살산으로 추가 세척한 다음 oxalate-potassium permanganate처리를 통해 탈색하는 공정; (5) 상기단계에서 얻어진 탈색된 헤미셀룰로오스 분획으로부터 용액의 pH조절을 통해 수용성 및 불용성 헤미셀룰로오스의 선별적인 분리가 가능하되 수용성 헤미셀룰로오스를 회수하는데 있어서 인산을 가해 침전으로 회수하거나 또는 칼슘을 가해 불용성으로 전환한 다음 회수하는 공정; (6) 이와 같은 일련의 연속공정을 통해 얻은 수용성 및 불용성 헤미셀룰로오스를 자연건조 또는 분무건조하여 분말을 얻은 후, 밀링(milling)하고 적절한 크기의 체망을 통과하여 미세분말을 얻는 공정으로 이루어진 왕겨로부터의 수용성 및 불용성 헤미셀룰로오스의 제조방법을 개시하고 있다.

그러나 지금까지 알려진 종래기술들에서는 바이오매스로부터 글루코스(glucose)가 주성분인 셀룰로오스와 자일로스(xylose)가 주성분인 헤미셀룰로오스를 분리하기 위해 화학적 처리 방법을 주로 사용하고 있어, 이에 따른 산 또는 알칼리 약품비용이 크게 증가할 뿐만 아니라 사용된 약품을 회수하는 공정이 수반되어야 하므로 공정이 매우 복잡하다는 문제점이 있다.

일본등록특허공보 제2688509호 한국등록특허공보 제0476239호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 발명으로, 화학적 처리방법을 사용하지 않고도 바이오매스로부터 가연성 성분을 분리 추출할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명에서는 흡착과 체분리라는 간단한 방법을 적용함으로써 분리 추출공정의 단순화와 이에 따른 소요 비용을 절감할 수 있는 바이오매스로부터 가연성 성분을 분리 추출할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바이오매스 열수추출액으로부터 가연성 성분을 분리하는 방법은, 분쇄수단으로 바이오매스를 분쇄하는 S-1 단계, 상기 분쇄한 바이오매스에 열수를 공급하는 S-2 단계, 열수를 공급한 바이오매스를 액체상 물질과 고체상 물질로 분리하는 S-3 단계, 상기 액체상 물질에 분탄을 첨가하는 S-4 단계 및 분탄과 액체상 물질 혼합물을 제1 분리수단으로 공급하여 분탄은 회수하고 분탄이 제거된 여액을 수득하는 S-5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 방법에서, 상기 S-5 단계 이후에, 분탄이 제거된 여액을 제2 분리수단으로 공급하는 S-6 단계 및 상기 제2 분리수단에 의해 제1 농축액과 제1 투과액을 수득하고, 상기 제1 농축액은 회수하고, 상기 제1 투과액은 제3 분리수단으로 공급하는 S-7 단계를 더 포함하는 것이 바람직하고, 상기 S-7 단계 이후에, 상기 제3 분리수단에 의해 제2 농축액과 제2 투과액을 수득하고, 상기 제2 농축액을 회수하는 S-8 단계를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

또한 본 발명의 바이오매스 열수추출액으로부터 가연성 성분을 분리하는 방법에서는. 상기 S-5 단계 이후에, 분탄이 제거된 여액을 제3 분리수단으로 공급하는 S-7 단계 및 상기 제3 분리수단에 의해 제2 농축액과 제2 투과액을 수득하고, 상기 제2 농축액을 회수하는 S-8 단계를 수행할 수도 있다.

여기서, 상기 분탄은 입경이 10 ㎛ ~ 10 ㎜ 인 것이 바람직하고, 입경이 70 ㎛ ~ 5 ㎜ 인 것이 더욱 바람직하다.

또한 상기 제2 분리수단은 한외여과막 또는 정밀여과막일 수 있으며, 상기 제3 분리수단은 나노여과막 또는 역삼투막일 수 있다.

또한 본 발명에 의한 바이오매스 열수추출액으로부터 가연성 성분을 분리하는 방법은, 분쇄수단으로 바이오매스를 분쇄하는 S-1 단계, 상기 분쇄한 바이오매스에 열수를 공급하는 S-2 단계, 열수를 공급한 바이오매스를 액체상 물질과 고체상 물질로 분리하는 S-3 단계, 상기 액체상 물질을 원심분리하는 S-4′ 단계 및 농축슬러리는 회수하고 상등액을 수득하는 S-5′ 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 방법에 의하면, 버려지는 바이오매스로부터 가연성 성분을 쉽게 분리하고 회수할 수 있어 온실가스 감축에 크게 기여할 수 있다는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 방법에 의하면, 바이오매스와의 열수 반응액에 분탄을 첨가함으로써 가연성 성분을 선택적으로 분리 회수할 수 있기 때문에, 가연성 성분의 분리 회수비용을 크게 절감할 수 있다는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 분탄 주입은 열수 반응액에 포함된 가연성 성분의 농도를 크게 낮출 수 있어, 분리막의 운전성능을 향상시키고 이는 열수 반응액에 포함된 가연성 성분의 회수 비율을 크게 높일 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 바이오매스로부터 가연성 성분을 분리하는 과정을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가연성 성분을 분리하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가연성 성분을 분리하는 방법의 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.

이하에서는 첨부된 도 1 및 2를 참조하면서, 본 발명의 제1 실시예인 바이오매스 열수추출액으로부터 가연성 성분을 분리하는 방법에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명의 명세서를 통한 가연성 성분이란 바이오매스로부터 추출된 헤미셀룰로오스계 고분자물질 및 유기화합물 등 탄소를 포함하는 물질을 의미하고, 미네랄성분이란 연소로의 부식, 마모 및 파울링(fouling)을 유발하는 물질들로서, 대표적으로 나트륨, 칼륨 및 염소 성분을 의미한다.

본 발명에 의한 바이오매스 열수추출액으로부터 가연성 성분을 분리하는 방법은, 바이오매스를 분쇄하는 S-1 단계, 분쇄한 바이오매스에 열수를 공급하는 S-2 단계, 열수를 공급한 바이오매스를 액체상 물질과 고체상 물질로 분리하는 S-3 단계, 액체상 물질에 분탄을 첨가하는 S-4 단계, 분탄과 액체상 물질 혼합물을 제1 분리수단으로 공급하여 분탄은 회수하고 분탄이 제거된 여액을 수득하는 S-5 단계, 분탄이 제거된 여액을 제2 분리수단으로 공급하는 S-6 단계, 제2 분리수단에 의해 제1 농축액과 제1 투과액을 수득하고, 상기 제1 농축액은 회수하고, 상기 제1 투과액은 제3 분리수단으로 공급하는 S-7 단계, 제3 분리수단에 의해 제2 농축액과 제2 투과액을 수득하고, 상기 제2 농축액을 회수하는 S-8 단계를 포함한다.

이하 각 단계의 구성에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.

분쇄수단으로 바이오매스를 분쇄하는 S-1 단계

바이오매스로부터 나트륨, 칼륨 및 염소 등 각종 미네랄성분을 용이하게 분리할 수 있도록 바이오매스의 조직들을 분쇄하는 단계이다.

상기 분쇄수단은 바이오매스의 조직들을 분쇄하여 크기를 줄이는 동시에 조직들을 파쇄할 수 있다면 특별히 제한하지 않으며, 바람직한 일 예로는 죠크러셔(Jaw crusher), 자이레토리크러셔(Gyratory crusher), 롤크러셔(Roll crusher), 에지러너(Edge runner), 햄머크러셔(Hammer crusher), 볼밀(Ball mill), 제트밀(Jet mill), 디스크크러셔(Disk crusher) 중 어느 하나의 분쇄수단을 사용하여 분쇄할 수 있다.

여기서, 바이오매스는 연료원으로서 사용할 수 있는 가용성 성분이 포함된 것이라면 특별히 제한하지 않지만, 바람직하게는 목질계, 초본계 및 조류(algae)를 사용할 수 있다.

목질계로서는 나무 블럭, 우드칩, 통나무, 나무 가지, 나무 부스러기, 낙엽, 목판, 톱밥, 리그닌, 자일란, 리그노셀룰로오스, 야자나무, PKS(palm kernel shell), 야자섬유질, EFB(empty fruit bunches), FFB(fresh fruit bunches), 야자잎 등을 들 수 있으며, 초본계로는 옥수수대, 볏짚, 수수대, 사탕수수대, 곡물(쌀, 수수, 커피 등) 허스크, 사탕무잎, 바가스, 기장, 아티초크, 당밀, 아마, 대마, 양마, 면줄기, 담배줄기, 전분질계인 옥수수, 감자, 카사바, 밀, 보리, 라이밀, 기타 전분계 가공 잔재물, 과실류인 아보카도, 자트로파 및 이들의 가공 잔재물 등의 바이오 매스가 사용될 수 있으나 이에 제한하지 않는다.

또한 조류(algae)로는 녹조류(Green algae), 남조류(Cyanobacteria), 규조류(Diatom), 홍조류, Chlorella, Spirulina, Dunaliella, Porphyridium, Phaeodactylum 등이 사용될 수 있다.

분쇄한 바이오매스에 열수를 공급하는 S-2 단계

바이오매스로부터 나트륨, 칼륨 및 염소 등 각종 미네랄성분을 분리하기 위하여 분쇄된 바이오매스에 열수를 공급하는 단계이다.

바이오매스는 가연성 성분인 리그닌, 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 연소시 문제점을 유발하는 각종 미네랄성분들이 함유되어 있으며, 분쇄한 바이오매스에 소정의 온도를 갖는 열수를 공급하여 반응시키면, 상기 바이오매스에 포함된 각종 미네랄성분들이 열수에 용해성 또는 불용해성 상태로 분리된다.

바이오매스로부터 상기 미네랄성분들을 추출 분리할 수 있다면 열수의 온도는 특별히 제한하지 않지만, 바람직하게는 100℃ 내지 500℃ 일 수 있고, 보다 바람직하게는 120℃ 내지 300℃, 가장 바람직하게는 180℃ 내지 220℃일 수 있다.

상기 열수의 온도가 100℃ 미만이면 상기 미네랄성분들이 잘 분리되지 않을 뿐만 아니라 반응시간이 너무 길어지고, 반대로 500℃를 초과하면 열수 가열에 필요 이상의 열량을 공급하게 되어 비경제적이기 때문에 상기 범위의 열수를 공급하는 것이 바람직하다.

아울러 열수와 바이오매스의 반응시간은 특별히 제한하지 않지만, 바람직하게는 30분 내지 2시간일 수 있다.

또한 상기 열수를 공급하는 단계에서는 고압으로 유지되는 반응기에서 수행하는 것이 더욱 바람직하다.

열수를 공급한 바이오매스를 액체상 물질과 고체상 물질로 분리하는 S-3 단계

열수를 공급하여 반응시키게 되면 바이오매스에 함유되어 있던 각종 미네랄성분들이 분리된다. 즉, 각종 미네랄성분들은 용해성 상태로 열수에 존재하지만, 미네랄성분들이 분리된 바이오매스는 여전히 고체상으로 남아 있으므로, 미네랄성분이 함유된 열수와 미네랄성분이 분리된 바이오매스를 분리하는 단계를 수행함으로써, 고체상 물질인 바이오매스는 가열원으로 바로 사용이 가능하다.

상기 열수를 포함하는 액체상 물질과 미네랄성분의 함량이 크게 낮아진 바이오매스를 포함하는 고체상 물질을 상호 분리하는 방법은 액체상 물질과 고체상 물질을 분리할 수 있는 공지의 분리방법을 사용할 수 있고, 일예로 바이오매스의 입자 크기보다 작은 메쉬망을 사용할 수 있지만 이에 제한하지 않는다.

액체상 물질에 분탄을 첨가하는 S-4 단계

한편, 열수를 포함하는 액체상 물질에는 바이오매스로부터 분리된 미네랄성분 뿐만 아니라 헤미셀룰로오스 계 5탄당 등 가열원으로 유용한 탄소성분들이 다량 포함되어 있다.

본 발명에서는 상기 액체상물질로부터 연소시 문제점을 유발시키는 미네랄 성분과 유용한 가열원에 해당되는 5탄당 등 탄소성분들을 분리하기 위하여 액체상 물질에 분탄을 첨가하는 단계를 수행한다.

5탄당 등 탄소성분들은 부착력이 높아 분탄의 표면이나 기공에 쉽게 흡착하지만, 이온상태로 존재하는 미네랄성분들은 분탄에 잘 흡착하지 않아, 액체상 물질로부터 5탄당 등 탄소성분들을 분리하는 것이 가능하다.

여기서, 분탄은 10 ㎛ ~ 10 ㎜ 인 것이 바람직하고, 70 ㎛ ~ 5 ㎜ 인 것이 더욱 바람직하다.

분탄의 입경이 10 ㎛ 미만이면, 액체상 물질로부터 분탄을 분리하는 것이 용이하지 않고, 반대로 10 ㎜를 초과하면 분탄의 비표면적이 작아 5탄당 등 탄소성분의 흡착량이 크게 줄어들 수 있기 때문에, 분탄의 입경은 상기 범위인 것이 바람직하다.

또한 상기 분탄과 액체상 물질의 혼합비는 분탄 : 액체상 물질을 1 : 1 중량부 내지 1 : 10 중량부 인 것이 바람직하다. 분탄을 과량으로 첨가하게 되면 점도가 매우 높은 슬러리 상태가 되어 분탄을 분리하는 것이 매우 곤란하고, 반대로 분탄을 너무 소량으로 첨가하게 되면 흡착량이 크게 줄어들 수 있기 때문에, 분탄과 액체상 물질의 혼합비는 상기 범위인 것이 바람직하다.

한편, 액체상 물질에 분탄을 첨가한 후에는 가연성 성분의 흡착속도가 증가될 수 있도록 공지의 교반수단을 사용하여 분탄과 액체상 물질을 교반시키는 것이 바람직하다.

분탄과 액체상 물질 혼합물을 제1 분리수단으로 공급하여 분탄은 회수하고 분탄이 제거된 여액을 수득하는 S-5 단계

분탄과 액체상 물질의 혼합물로부터 분탄을 분리 회수하는 단계이다. 분탄의 표면이나 기공에는 탄소를 포함하는 5탄당 중심의 가연성 물질이 다량 흡착되어 있지만 미네랄성분을 실질적으로 함유하지 않기 때문에, 보일러 등의 가열원으로 바로 사용이 가능하다.

여기서 분탄과 액체상 물질을 분리하는 제1 분리수단은 체분리효과를 이용한 여과망으로 여과하는 것이 바람직하다. 즉, 첨가한 분탄의 입경을 고려하여 분탄은 통과하지 않지만 액체상 물질은 통과할 수 있는 기공 크기를 갖는 여과망을 사용할 수 있다. 일예로 첨가한 분탄의 입경이 10 ㎛이상인 경우라면 10 ㎛ 미만의 크기를 갖는 여과망을 사용하는 것이 바람직하고, 만약 분탄이 70 ㎛이상인 경우라면 70 ㎛ 미만의 크기를 갖는 여과망을 사용할 수 있다.

한편, 여과망을 이용하여 분탄과 액체상 물질을 분리하는 경우, 자중에 의한 분리 좀 더 구체적으로 설명하면 물이 가지는 자체 중력으로 액체상 물질과 분탄을 분리할 수 있다. 또한 분탄과 액체상 물질의 혼합물을 상기 여과망이 구비된 밀폐된 용기에 주입한 후 압력을 가하여 액체상 물질을 밀폐된 용기 외부로 배출시킴으로써 분탄을 분리하는 것도 가능하다. 이 외에도 상기 여과망이 구비된 개방된 용기에 분탄과 액체상 물질의 혼합물을 주입한 후 액체상 물질만을 흡입배출함으로써 분탄을 분리하는 것도 가능하다.

종래에는 액체상 물질 혼합물로부터 미네랄 성분을 분리하기 위하여 분리막 여과공정 중심으로 연구되어 왔으나, 액체상 물질에는 분자량이 비교적 큰 다량의 5탄당 가연성분을 포함하고 있어 투과성능이 크게 저하되거나 부가적인 다수의 공정이 필요하였다. 이에 반해 본 발명에서는 분탄을 첨가함으로써 5탄당 가연성분을 쉽게 회수하고 나아가 분리막 연계 공정시 분리막의 투과성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

분탄이 제거된 여액을 제2 분리수단으로 공급하는 S-6 단계

분탄을 첨가함으로써 바이오매스와 반응한 액체상 물질로부터 가연성 물질인 탄소성분들을 소정량 회수하는 것이 가능하지만, 분탄이 제거된 여액에는 상기 가연성 물질이 여전히 존재할 수 있다.

따라서 제2 분리수단을 이용하여 분탄이 제거된 여액에 잔존하는 가연성 물질을 회수하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제2 분리수단은 미네랄성분은 투과하지만 가연성 물질은 투과하지 않는 한외여과막 또는 정밀여과막인 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이 액체상 물질에 포함되어 있던 분자량이 비교적 큰 다량의 5탄당 가연성분이 분탄에 의해 회수되었기 때문에, 제2 분리수단에 의하여 가연성 물질을 회수하는 것이 매우 용이하다.

제2 분리수단에 의해 제1 농축액과 제1 투과액을 수득하고, 제1 농축액은 회수하고, 상기 제1 투과액은 제3 분리수단으로 공급하는 S-7 단계

분탄이 제거된 여액을 제2 분리수단으로 공급하면, 5탄당 등 가연성분은 여과막을 투과하지 못하는 반면, 미네랄성분은 투과하기 때문에 가연성분을 포함한 제1 농축액과 미네랄성분을 포함한 제1 투과액으로 분리하는 것이 가능하다.

제1 농축액은 실질적으로 미네랄성분을 함유하지 않기 때문에 가열원으로 사용이 가능하다. 반면 제1 투과액에는 미네랄성분과 함께 제2 분리수단에 의해서도 회수되지 않는 저분자 가연성분이 잔존할 수 있다.

제3 분리수단은 상기와 같은 잔존하는 저분자 가연성분을 완벽하게 회수할 목적으로 사용할 수 있다. 여기서 상기 제3 분리수단은 나노여과막 또는 역삼투막인 것이 바람직하다.

액체상 물질에 포함되어 있던 분자량이 비교적 큰 다량의 5탄당 가연성분이 분탄과 제2 분리수단에 의해 회수되었기 때문에, 제3 분리수단에 의하여 잔존하는 가연성 물질을 회수하는 것이 매우 용이하다.

제3 분리수단에 의해 제2 농축액과 제2 투과액을 수득하고, 제2 농축액을 회수하는 S-8 단계

제1 투과액을 제3 분리수단으로 공급하면, 잔존하는 가연성분은 여과막을 투과하지 못하는 반면, 미네랄성분은 투과하기 때문에 가연성분을 포함한 제2 농축액과 미네랄성분을 포함한 제2 투과액으로 분리하는 것이 가능하다.

제2 농축액은 실질적으로 미네랄성분을 함유하지 않기 때문에 가열원으로 사용이 가능하고, 반면 제2 투과액은 주로 미네랄성분만을 포함하기 때문에 화장실이나 세척용 등으로 사용이 가능하다.

이하에서는 첨부된 도 3을 참조하면서, 본 발명의 제2 실시예인 바이오매스 열수추출액으로부터 금속이온성분을 실질적으로 함유하지 않는 가연성 성분을 분리하는 방법에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.

제2 실시예에 해당되는 본 발명에 의한 가연성 성분을 분리하는 방법은 분쇄수단으로 바이오매스를 분쇄하는 S-1 단계, 상기 분쇄한 바이오매스에 열수를 공급하는 S-2 단계, 열수를 공급한 바이오매스를 액체상 물질과 고체상 물질로 분리하는 S-3 단계, 상기 액체상 물질을 원심분리하는 S-4′ 단계 및 농축슬러리는 회수하고 상등액을 수득하는 S-5′ 단계를 포함한다.

제1 실시예와는 달리 제2 실시예에서는 액체상 물질을 원심분리함으로써 가연성 성분을 회수한다는 점이 상이하다.

즉, S-1 단계 내지 S-3 단계는 제1 실시예와 동일하지만, 액체상 물질을 원심분리(S-4′ 단계)하여 가연성 성분에 해당되는 농축슬러리와 미네랄성분이 함유된 상등액으로 구분하여 회수(S-5′ 단계)한다는 점이 상이하다.

물론, 상기 S-5′ 단계에서 수득한 상등액에 가연성 성분이 잔존하고 있는 경우에는 실시예 1의 S-6 내지 S-8 단계를 선택적으로 수행할 수 있음은 자명하다.

이상, 본 발명의 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (9)

1. 분쇄수단으로 바이오매스를 분쇄하는 S-1 단계;
   상기 분쇄한 바이오매스에 열수를 공급하는 S-2 단계;
   열수를 공급한 바이오매스를 액체상 물질과 고체상 물질로 분리하는 S-3 단계;
   상기 액체상 물질에 분탄을 첨가하는 S-4 단계; 및
   분탄과 액체상 물질 혼합물을 제1 분리수단으로 공급하여 분탄은 회수하고 분탄이 제거된 여액을 수득하는 S-5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 열수추출액으로부터 가연성 성분을 분리하는 방법.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 S-5 단계 이후에,
   분탄이 제거된 여액을 제2 분리수단으로 공급하는 S-6 단계; 및
   상기 제2 분리수단에 의해 제1 농축액과 제1 투과액을 수득하고, 상기 제1 농축액은 회수하고, 상기 제1 투과액은 제3 분리수단으로 공급하는 S-7 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 열수추출액으로부터 가연성 성분을 분리하는 방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 S-7 단계 이후에,
   상기 제3 분리수단에 의해 제2 농축액과 제2 투과액을 수득하고, 상기 제2 농축액을 회수하는 S-8 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 열수추출액으로부터 가연성 성분을 분리하는 방법.
   
4. 제1 항에 있어서,
   상기 S-5 단계 이후에,
   분탄이 제거된 여액을 제3 분리수단으로 공급하는 S-7 단계; 및
   상기 제3 분리수단에 의해 제2 농축액과 제2 투과액을 수득하고, 상기 제2 농축액을 회수하는 S-8 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 열수추출액으로부터 가연성 성분을 분리하는 방법.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 분탄은 입경이 10 ㎛ ~ 10 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 바이오매스 열수추출액으로부터 가연성 성분을 분리하는 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 분탄은 입경이 70 ㎛ ~ 5 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 바이오매스 열수추출액으로부터 가연성 성분을 분리하는 방법.
   
7. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 제2 분리수단은 한외여과막 또는 정밀여과막인 것을 특징으로 하는 바이오매스 열수추출액으로부터 가연성 성분을 분리하는 방법.
   
8. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제3 분리수단은 나노여과막 또는 역삼투막인 것을 특징으로 하는 바이오매스 열수추출액으로부터 가연성 성분을 분리하는 방법.
   
9. 분쇄수단으로 바이오매스를 분쇄하는 S-1 단계;
   상기 분쇄한 바이오매스에 열수를 공급하는 S-2 단계;
   열수를 공급한 바이오매스를 액체상 물질과 고체상 물질로 분리하는 S-3 단계;
   상기 액체상 물질을 원심분리하는 S-4′ 단계; 및
   농축슬러리는 회수하고 상등액을 수득하는 S-5′ 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 열수추출액으로부터 가연성 성분을 분리하는 방법.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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