KR20200081907A - 바이오매스로부터 제조되는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법 - Google Patents

바이오매스로부터 제조되는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200081907A
KR20200081907A KR1020180171906A KR20180171906A KR20200081907A KR 20200081907 A KR20200081907 A KR 20200081907A KR 1020180171906 A KR1020180171906 A KR 1020180171906A KR 20180171906 A KR20180171906 A KR 20180171906A KR 20200081907 A KR20200081907 A KR 20200081907A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bio
biomass
car
biocar
mixture
Prior art date
Application number
KR1020180171906A
Other languages
English (en)
Inventor
박대권
Original Assignee
주식회사 유기산업
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 유기산업 filed Critical 주식회사 유기산업
Priority to KR1020180171906A priority Critical patent/KR20200081907A/ko
Publication of KR20200081907A publication Critical patent/KR20200081907A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
    • C05G3/40—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity for affecting fertiliser dosage or release rate; for affecting solubility
    • C05G3/44—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity for affecting fertiliser dosage or release rate; for affecting solubility for affecting solubility
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F11/00—Other organic fertilisers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/05—Treatments involving invertebrates, e.g. worms, flies or maggots
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F3/00—Fertilisers from human or animal excrements, e.g. manure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F5/00—Fertilisers from distillery wastes, molasses, vinasses, sugar plant or similar wastes or residues, e.g. from waste originating from industrial processing of raw material of agricultural origin or derived products thereof
    • C05F5/002—Solid waste from mechanical processing of material, e.g. seed coats, olive pits, almond shells, fruit residue, rice hulls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G1/00—Mixtures of fertilisers belonging individually to different subclasses of C05
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G5/00—Fertilisers characterised by their form
    • C05G5/10—Solid or semi-solid fertilisers, e.g. powders
    • C05G5/12—Granules or flakes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G5/00—Fertilisers characterised by their form
    • C05G5/10—Solid or semi-solid fertilisers, e.g. powders
    • C05G5/14—Tablets, spikes, rods, blocks or balls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/005—After-treatment of coke, e.g. calcination desulfurization
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/08—Non-mechanical pretreatment of the charge, e.g. desulfurization
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/08—Non-mechanical pretreatment of the charge, e.g. desulfurization
    • C10B57/10—Drying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10C—WORKING-UP PITCH, ASPHALT, BITUMEN, TAR; PYROLIGNEOUS ACID
    • C10C5/00—Production of pyroligneous acid distillation of wood, dry distillation of organic waste
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Insects & Arthropods (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

본 발명은 바이오매스로부터 제조되는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 과수 전정지, 가로수 전정지, 산림 간벌재, 커피박 등의 바이오매스를 반탄화가 아닌 완전탄화 방법으로 탄화하여 바이오차를 제조하고 이를 이용하여 완효성 비료를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 완효성 비료는 과수 전정지, 가로수 전정지, 산림 간벌재, 커피박 등 중량의 바이오매스를 반탄화가 아닌 완전탄화 방법으로 탄화하여 바이오차를 제조하고 이와 같이 제조되는 바이오차를 지렁이 분변토 및 곤충 분변토와 혼합하여 그래뉼 또는 펠렛 형상의 완효성 비료를 제조함으로써 폐기되는 목 자재를 재활용할 수 있는 장점이 있고, 이 과정에서 외부의 전기, 가스, 석유 등의 에너지가 거의 이용되지 않으므로 에너지 소비를 절감할 수 있는 장점이 있다. 또한, 건조도가 낮고 중량이 비교적 큰 바이오매스를 통한 바이오차 제조과정에서 탄화 및 회수의 컨트롤이 용이하고, 별도의 외부 에너지를 사용하지 않기에 추가적으로 이산화탄소를 저감하는 효과가 있으며, 완효성 비료의 형태로 제조함으로써 제조, 운반, 저장이 용이하고 작물에 대한 효과가 지속적으로 발휘될 수 있는 동시에, 작물에 대한 피해를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

바이오매스로부터 제조되는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법{Slow-release fertilizer using biochar prepared from biomass}
본 발명은 바이오매스로부터 제조되는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 과수 전정지, 가로수 전정지, 산림 간벌재, 커피박 등의 바이오매스를 반탄화가 아닌 완전탄화 방법으로 탄화하여 바이오차를 제조하고 이를 이용하여 완효성 비료를 제조하는 방법에 관한 것이다.
1879년에 Herbert Smith는 아마존을 탐험하던 중 원주민의 설탕 농업에 대해, 사탕수수의 높이가 3m에 굵기가 손목 두께에 이르며 경이로운 생산력이 있는 것을 보고 이의 비밀이 아마존의 terra preta(dark earth, 검은 흙) 토양에 있다고 조사된바, 이의 연구 끝에 개발된 것이 바이오차(biochar)이다.
이러한 바이오차는 온실가스 저감의 경제적(환경적) 이익을 창출하는 것으로 연구되고 있다. 보다 구체적으로 유기물은 당, 탄수화물, 셀룰로오즈와 같이 빠르게 분해되는 물질과 리그린처럼 천천히 분해되는 물질이 있는바, 이때 분해시 발생하는 이산화탄소의 발생을 바이오차가 최소화함으로써, 전세계적으로 이슈화되고 있는 온실가스를 저감할 수 있다. 보다 구체적으로는 식물은 이산화탄소를 흡수하고 체내에 탄소를 저장하고 산소를 내보낸다. 식물체(바이오매스)를 산소가 거의없는 상황에서 탄화를 시키면 난분해성탄소가 되는데 이 탄소(H/C비율 0.7이하)는 토양 중에 들어가도 최소 100년에서 수천년까지 분해되지 않는다. 이산화탄소를 흡수해서 토양 중에 탄소 격리를 시키는 방법이 온실가스를 저감할 수 있는 방법 중의 하나로 Virgin earth challenge에 소개되면서 전세계적으로 이슈화되고 있다.
한편, 일반적으로 목재의 경우는 가구나 목조주택에 사용하면 목재에 약 50% 정도의 탄소를 저장하고 있으므로 목재의 사용이 이산화탄소를 저감하는 방법으로 인식되고 있지만, 목재는 부후되면 다시 일산화탄소나 이산화탄소로 바뀌어 공기중으로 나가기에 탄소 평행을 이루게 된다.
하지만, 목재를 바이오차로 전환할 경우에는 땅에 들어가도 분해가 되지 않으므로 탄소 네거티브의 역할을 한다고 할 수 있다.
본 발명은 과수 전정지나 가로수 전정지, 산림 간벌재, 커피박 등 폐기되는 목재를 바이오차로 전환함으로써 이산화탄소를 저감하고 지구 온난화를 줄이는 대책으로 제안된다.
한편, 본 출원인은 선출원 등록특허인 대한민국 등록특허 제10-1888582호를 통해 과수 전정지 등의 바이오매스를 이용하여 완전 탄화 방식으로 바이오차를 제조하는 장치 및 방법에 관한 기술을 제안한 바 있다.
이 기술에서 제안된 방법은 혐기 상태에서 스스로 탄화하는 방법으로 외부의 전기, 가스, 석유 등의 에너지가 거의 이용되지 않으므로 에너지 소비를 절감할 수 있으며, 중량의 바이오매스를 통한 바이오차 제조과정에서 탄화 및 회수의 컨트롤이 용이하고, 별도의 외부 에너지를 사용하지 않기에 추가적으로 이산화탄소를 저감하는 효과를 갖는 방법이다.
그러나 이와 같은 효과를 갖는 바이오차를 다른 성분과 혼합하여 비료를 제조하는 기술에 대한 연구는 부족한 상황이었다.
대한민국 등록특허 제10-1638822호 대한민국 공개특허 제10-2016-0054938호 대한민국 공개특허 제10-2016-0001832호 대한민국 등록특허 제10-1888582호 대한민국 등록특허 제10-1889400호
본 발명은 상기한 본 출원인의 선등록특허에서 제안된 장치 및 방법을 이용하여 바이오차를 제조한 후 이를 이용하여 완효성 비료를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 실시예는
바이오매스를 소립자로 분해 및 건조시키고 연소가스를 이용하여 착화함에 의해 바이오차를 형성하는 제1단계;
상기 얻어진 바이오차를 분말화하는 제2단계;
상기 얻어진 바이오차 분말과 축분을 혼합하여 혼합물을 얻는 제3단계; 및
상기 얻어진 혼합물에 당밀, 녹말, 벤토나이트 중에서 선택되는 1종 이상의 천연바인더의 1~5 중량% 용액을 혼합하여 그래뉼 또는 펠렛 형상으로 제조하는 제4단계;를 포함하는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 제 2 실시예는
바이오매스를 소립자로 분해 및 건조시키고 연소가스를 이용하여 착화함에 의해 바이오차를 형성하는 제1단계;
상기 얻어진 바이오차를 분말화하는 제2단계;
상기 얻어진 바이오차 분말과 질소, 인산 및 칼륨 비료를 혼합하여 혼합물을 얻는 제3단계; 및
상기 얻어진 혼합물에 당밀, 녹말, 벤토나이트 중에서 선택되는 1종 이상의 천연바인더의 1~5 중량% 용액을 혼합하여 그래뉼 또는 펠렛 형상으로 제조하는 제4단계;를 포함하는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법을 제공한다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 제 3 실시예는
바이오매스를 소립자로 분해 및 건조시키고 연소가스를 이용하여 착화함에 의해 바이오차를 형성하는 제1단계;
상기 얻어진 바이오차를 분말화하는 제2단계;
상기 얻어진 바이오차 분말과 지렁이 분변토 및 곤충 분변토를 혼합하여 혼합물을 얻는 제3단계; 및
상기 얻어진 혼합물에 물 또는 당밀, 녹말, 벤토나이트 중에서 선택되는 1종 이상의 천연바인더의 1~5 중량% 용액을 혼합하여 그래뉼 또는 펠렛 형상으로 제조하는 제4단계;를 포함하는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법을 제공한다.
상기 실시예들에서, 상기 제1단계는 세분하여
바이오매스를 건조부 내로 투입시켜 길이 1~3 cm 크기의 소입자로 분쇄 및 건조시키는 건조단계;
상기 건조부로 열풍을 공급하기 위한 연소연기를 발생시키기 위한 재료로서 바이오매스를 이송시킨 뒤 이를 착화시켜 바이오차를 형성함으로써 생성된 바이오차를 별도로 수냉 처리하여 분진을 분리 배출시키는 바이오차 제조단계;
상기 바이오차의 착화에 따라 발생되어진 불완전 연소연기를 고열회수기로 이송한 후 다시 착화시켜 고온으로 연소시킴으로써 고온의 열원을 회수하는 열원 회수단계;
상기 바이오차를 제조하는 과정에서 바이오차에서 발생되는 연소연기가 고열회수기에서 연소되는 과정에서 응축된 물질 중 타르를 분리 정제시켜 고순도의 목초액을 회수하는 목초액 회수단계;를 포함하여 구성되며,
상기 열원 회수단계에서 상기 연소연기를 고열 회수기로 회수함에 있어서 상기 열원공급배관의 중간부에 구비된 강도 조절을 위한 인버터가 구비된 브로워를 이용하여 브로윙하여 회수하는 것을 특징으로 하고,
상기 바이오차 제조단계에서 생성되는 바이오차를 바이오차 회수관을 통해 바이오차 입자를 흡입하기 위한 흡입부가 설치되되, 상기 바이오차 회수관에는 물로 냉각시키는 수냉장치가 더 설치되고, 상기 흡입부에는 바이오차의 이송을 제어하는 컨트롤러가 구비되어 바이오차의 중량에 따라 바이오차의 이송을 컨트롤하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 바이오매스는 과수 전정지, 가로수 전정지, 산림 간벌재 또는 커피박인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 3 실시예에 있어서, 상기 지렁이 분변토 및 곤충 분변토의 혼합물은 상기 바이오차 100 중량부에 대하여 10~500 중량부의 범위로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 3 실시예에 있어서, 상기 제4단계에서 상기 혼합물 100 중량부를 기준으로 질소, 인산 및 칼륨 중에서 선택되는 1종 이상의 용액 50~500 중량부를 더 혼합하여 그래뉼 또는 펠렛 형상으로 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 3 실시예에 있어서, 상기 제3단계에서 축분을 추가로 혼합하여 혼합물을 얻는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 완효성 비료의 제조 공정은, 과수 전정지, 가로수 전정지, 산림 간벌재, 커피박 등 중량의 바이오매스를 반탄화가 아닌 완전탄화 방법으로 탄화하여 바이오차를 제조하고 이와 같이 제조되는 바이오차를 축분, 질소인산칼륨 비료 또는 지렁이 분변토 및 곤충 분변토와 혼합하여 그래뉼 또는 펠렛 형상의 완효성 비료를 제조함으로써 폐기되는 목 자재를 재활용할 수 있는 장점이 있고, 이 과정에서 외부의 전기, 가스, 석유 등의 에너지가 거의 이용되지 않으므로 에너지 소비를 절감할 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 건조도가 낮고 중량이 비교적 큰 바이오매스를 통한 바이오차 제조과정에서 탄화 및 회수의 컨트롤이 용이하고, 별도의 외부 에너지를 사용하지 않기에 추가적으로 이산화탄소를 저감하는 효과를 갖는다.
또한, 당밀, 녹말, 벤토나이트로 이루어진 천연 바인더를 사용함으로써 표면 코팅을 형성해 비효의 지속 시간을 조절할 수 있으며, 이에 따라 작물의 생육 기간이 다르기에 작물에 따른 비효를 적절하게 조절할 수 있다.
또한, 바이오차, 질소인사칼륨, 천연 바인더를 혼합하여 만든 펠렛 및 그래뉼 비료는 이산화탄소를 저감하고 비효를 오래 지속시킬 수 있는 완효성 비료이며, 바이오차, 분변토, 질소인산칼륨 및 바인더를 혼합하여 만든 펠렛 및 그래뉼 비료는 이산화탄소를 저감하고 비효를 오래 지속시키며, 미량 요소를 포함하고 있는 비료의 합이 최소 12중량% 이상이고, 분변토(유기물)의 양이 40중량% 이상일 경우 3종 복합비료가 얻어질 수 있으며, 바이오차, 축분 및 바인더로 이루어진 펠렛 및 그래뉼 비료는 유기질비료로 활용될 수 있다.
본 발명에 따라 얻어지는 비료는 완효성 비료의 형태로 제조함으로써 제조, 운반, 저장이 용이하고 작물에 대한 효과가 지속적으로 발휘될 수 있는 동시에, 작물에 대한 피해를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 바이오차 제조 장치의 개략적인 전체 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 바이오차 제조 장치 중 건조부 구성 상세도.
도 3은 본 발명에 따른 바이오차 제조 장치 중 고열회수기 구성 상세도.
도 4는 본 발명에 따른 바이오차 제조 장치 중 바이오차 변환부 및 열원회수부 구성 상세도.
도 5는 본 발명에 따른 바이오차 제조 장치 중 바이오차 회수부 구성 상세도.
도 6은 본 발명에 따른 바이오차 제조 장치 중 목초액 저장부 구성 상세도.
도 7은 본 발명에 따른 방법으로 제조되는 그래뉼 형상의 완효성 비료를 나타내는 사진.
도 8은 본 발명에 따른 방법으로 제조되는 펠렛 형상의 완효성 비료를 나타내는 사진.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 방법으로 제조되는 그래뉼 또는 펠렛 형상의 완효성 비료를 제조하는 순서를 나타낸 공정도이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 방법으로 제조되는 그래뉼 또는 펠렛 형상의 완효성 비료를 제조하는 순서를 나타낸 공정도이다.
도 11은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 방법으로 제조되는 그래뉼 또는 펠렛 형상의 완효성 비료를 제조하는 순서를 나타낸 공정도이다.
이하에서는 먼저 본 발명의 제1단계인 바이오차의 제조 과정에 사용되는 장치 및 공정에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
먼저, 본 발명 제조 장치의 전체적인 구성을 도면을 통해 살펴보면, 호퍼(5) 및 투입컨베이어(3)를 통해 투입되는 과정에서 바이오매스(S)를 약 1~3 cm, 더욱 바람직하게는 약 1~2 cm의 길이를 갖는 입자로 분쇄하기 위한 제1, 2분쇄기(1,2) 및 분쇄된 바이오매스가 이송컨베이어(4)를 따라 이송되는 가운데 가열 건조가 이루어지도록 하는 건조부(10)가 구비된다.
또한, 상기 건조부(10)에서 건조되어 보관되는 바이오매스를 이송관(31)을 통해 이송 및 투입하여 바이오매스를 바이오차(T)로 변환하는 바이오차 변환부(300)를 포함하며,
상기 바이오차 변환부(300)에서 발생되는 연소연기를 고열 회수기(20)로 회수하여 재연소시키고 이에 의해 발생되는 열원을 열원공급배관(21)을 통해 공급하는 열원 회수부(30)와 상기 열원 회수부(30)에서 연소연기를 발생시키고 남은 바이오차(T)를 바이오차 회수관(41)을 통해 전달받아 냉각 및 분진을 분리 선별하여 바이오차를 회수하는 바이오차 회수부(40)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 열원 회수부(30)에서 상기 연소연기를 고열 회수기(20)로 회수함에 있어서 상기 열원공급배관(21)의 중간부에 강도 조절을 위한 인버터(29-1)가 구비된 브로워(29)가 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고열 회수기(20)에서 불완전 연소연기가 연소되는 과정에서 응축 생성되어진 목초액을 회수 및 정제시킨 후 저장시키는 목초액 저장부(50)를 포함하여 이루어지는 것을 구성적 특징으로 한다.
이때, 상기 바이오차 회수부(40)는 바이오차 회수관(41)을 통해 바이오차 입자를 흡입하기 위한 흡입부(42)가 설치되어 있으며, 물로 냉각시키는 수냉장치(400)가 더 설치되고, 상기 흡입부에는 바이오차의 이송을 제어하는 컨트롤러(420)가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 건조부(10) 구성을 도 2를 통해 좀 더 상세히 살펴보면, 하우징 내부에는 이송컨베이어(4)가 높이를 달리하는 다단으로 구성되어 있어 이송과정에서 바이오매스(S)의 건조가 이루어질 수 있도록 하였는데, 각 경로상에는 바이오매스 재료를 균일하게 펼쳐주기 위한 펼침브러쉬(12) 및 하단의 컨베이어로 낙하되지 않은 재료를 털어주기 위한 털이브러쉬(11)가 복수의 개소에 설치되어 있으며, 바이오매스의 건조를 통해 암모니아 가스 및 수분을 증발시키기 위한 열풍이 공급되는 열풍 유입구에는 풍량을 조절하기 위한 풍량 조절기(13)가 설치되고, 장치 하단에는 건조 후 배출호퍼(6)를 통해 배출되는 바이오매스를 저장탱크(8)로 배출시키기 위한 배출컨베이어(7)가 구성되었다. 미설명 부호 9는 증기 배출을 위한 연통을 나타낸다.
그리고 고열회수기(20)는 도 3에서와 같이, 열원공급배관(21)에는 불완전 연소연기를 유도하기 위한 풍량기(21a)가 설치되며, 유도 공급된 연기가 1차로 저장되는 연기저장고(22), 연기저장고(22)로부터 연기를 연소실(24)로 안내하기 위해 설치된 다수의 연기토출관(23), 연소실(24) 내의 연소연기 점화를 위한 점화버너(25)가 포함된다.
이때, 본 발명에서 사용되는 전정지, 산립 간벌재 등과 같이 중량이 상대적으로 크고 입자가 큰 바이오매스의 경우에는 착화 후 연소연기를 배출해 주어야 탄화가 일어나는데, 연소연기가 원활하게 배출되지 않으면 바이오차의 형성이 안되고 재로 되어 버린다. 따라서 강한 힘으로 연소연기를 배출시킬 필요가 있으며 이에 따라 브로워(29)의 설치가 필수적이고, 상기 브로워(29)의 강도를 내부의 바이오매스의 상태에 따라 조절할 수 있는 인버터(29-1)의 설치가 필요하다.
도 3에서 미설명 부호 26은 배출차단 단파기이고, 27은 열선, 28은 목초액이 회수관(51')으로 유입됨을 단속하는 밸브를 나타낸다.
그리고 열원 회수부(30)는 도 4에 도시된 바와 같이 바이오매스 이송관(31)을 통해 바이오매스 저장고(38)로부터 이송, 투입된 바이오매스가 순차적으로 투입되는 복수의 바이오매스 보관부(32), 각 바이오매스 보관부(32) 내에 투입되는 바이오매스를 착화시켜 연소연기가 발생되도록 하는 히터봉(33), 상기 바이오매스 보관부(32)의 하부에 위치하여 바이오차를 선별하여 바이오차 배출게이트(34)측으로 보내기 위한 타공망게이트(35), 그리고 공기량조절기(36)가 포함된다.
이때, 상기 바이오차 변환부(300)에는 내부 온도가 100~600 ℃, 더욱 바람직하게는 400~550 ℃가 되도록 산소 조절장치 및 온도 조절장치가 구비되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 바이오매스 이송관(31)은 바이오매스 저장고(38)로부터 바이오매스 입자를 상승시키기 위한 수직이송관(31a) 및 상승된 바이오매스를 다시 각 보관부(32)로 이송시키기 위한 수평이송관(31b)으로 이루어진 상태에서 각 이송관 내부에는 이송스크류(37)가 설치되며, 수평이송관(31b) 단부에는 잔여 바이오매스의 회수를 위해 배출시키는 잔여 바이오매스 배출구(39)가 구비되며, 미설명 부호 32a는 바이오매스 공급 확인기를 나타낸다.
또한, 본 발명에서는 상기 바이오차 변환부(300) 내에 히터봉(33)이 단수 또는 복수개로 설치되는데, 내부의 바이오매스의 상태에 따라 상기 히터봉(33)의 가열 시간을 조절할 수 있도록 제어판에 타이머(330)가 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 바이오차 변환부(300)에서 생성되는 바이오차를 1차로 냉각시키기 위해 수냉장치(400)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다. 상기 본 출원인의 선등록특허에서는 입자가 작은 농업부산물(왕겨)를 냉각하기 위해서는 공랭에 의해서 쉽게 가능했지만 본 발명은 바이오매스를 사용하므로 내부의 온도를 효율적으로 냉각시키기 위해서는 공냉만으로는 부족하므로 물의 순환을 이용한 수냉 방법을 사용하였다. 이때, 수냉 방식으로 냉각을 실시하지만 바이차가 수분을 흡수하지 않게 하기 위한 수냉 방법을 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 도 5는 바이오차 회수부(40)를 도시한 것으로, 각 바이오매스 보관부(32) 하부의 바이오차 배출게이트(34)를 통해 배출되는 바이오차(T)를 회수하기 위한 회수관(41), 바이오차의 회수를 위한 흡입력을 발생시키는 흡입부(42), 상기 흡입부(42) 흡기력에 의해 유입되어진 입자중 분진과 바이오차이 분리되어지는 바이오차 분리기(43), 상기 바이오차 분리기(43)로 유입되는 분진을 분리하여 집진하기 위한 분진 배출관(44) 및 분진 저장탱크(45)로 구성되었다. 또한, 상기 흡입부(42)에는 제조되는 바이오차의 이송을 제어하기 위한 컨트롤러(420)가 추가로 구비된다. 상기 컨트롤러는 상기 얻어지는 바이오차의 경우 과수 전정지, 가로수 전정지 및 산림 간벌재 등 중량의 목재를 이용하여 얻어지므로 기존과 같이 일반적인 브로워를 사용할 경우에는 이송이 원활하지 않고 분진과의 분리가 용이하지 않은 문제가 있다.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 흡입기의 흡입력을 바이오차의 밀집도에 따라 조절할 수 있도록 하는 역할을 한다. 즉, 본 발명에서 얻어지는 바이오차는 바이오차는 밀도(밀집도)가 기존 왕겨나 제지 슬러지를 이용한 경우와 대비하여 매우 약하므로 흡입시 원활한 이송이 안 되고 이에 따라 분진과의 분리가 용이하지 않은 문제가 있다. 따라서 본 발명에서는 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 상기 흡입부(42)에 흡입력을 조절할 수 있는 컨트롤러(420)를 구비하여 해결하는 것을 특징으로 한다.
상기 바이오차 분리기(43) 하부에는 분리되는 바이오차를 정량적으로 배출시키기 위한 정량배출밸브(48)가 설치되어 있으며, 분진 저장탱크(45) 상부에는 분진을 집진시키기 위한 집진기(46) 및 공기 배출관(47)이 연결 구성된다. 미설명 부호 49는 단파기를 나타낸다.
또한, 목초액 저장부(50)는 도 6에서와 같이, 고열회수기(20)로부터 회수관(51,51')으로 연결되어 회수된 액을 정제로(67) 내에서 다시 가열하여 기화시키기 위한 가열버너(61), 기화된 가스를 응축시키기 위한 냉각기(62) 및 냉각팬(63), 응축된 목초액을 여과시키기 위한 여과탱크(64), 그리고 다수의 여과필터(65a,65b,65c), 여과되어 정제로(67) 저부에 침전된 타르를 외부로 배출하기 위한 타르 배출밸브(66)로 구성되어진 목초액 정제기(60)가 구성되었다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 열원공급배관(21)을 통해 고열회수기(20)로 안내되어 하부의 연기저장고(22)에 1차로 저장된 불완전 연소연기는 연소실(24)에서 점화버너(25)에 의해 점화되어 완전연소가 이루어짐으로써 약 100~600℃의 비교적 저온으로 전환되어 건조부(10)내로 열풍을 공급시키게 됨으로써 바이오매스의 건조에 사용된다.
한편, 고열회수기(20)내에서 열원의 연소에 의해 생성되어 바닥면에 고여지는 목초액은 목초액 회수관(51,51')을 통해 안내되어 도 6에 도시된 바와 같은 목초액 정제기(60)에서 정제가 이루어지게 되는데, 정제로(67)로 회수되는 목초액 중에 함유된 타르는 하부 바닥에 침전되어 배출밸브(66)를 통해 배출이 이루어지고, 액상의 목초액만이 가열버너(61)의 가열에 의해 기화되어 냉각기(62)를 통과하면서 다시 응축이 이루어지고, 응축된 목초액은 여과탱크(64)과 단계별 여과필터(65c)를 통과하는 가운데 정제가 이루어짐으로서 목초액 저장부(50)에는 순수한 목초액만이 저장되게 된다.
또한, 상기 바이오매스 보관부(32)에서 만들어진 바이오차는 바이오차 배출게이트(34)에 의해 배출되면 흡입부(42)의 흡기력에 의해 바이오차 회수관(41)을 따라 회수되는 가운데 수냉이 이루어지게 된다. 이때 바이오차에는 분진과 같은 미세 이물질이 함유되어 있는데, 이는 바이오차 분리기(43)에서 분리가 이루어진다. 즉, 흡입기(42)의 흡기력에 의해 바이오차 분리기(43)내로 유입되는 바이오차는 하강된 후 입자의 자중에 의해 하부에 쌓이게 되고, 미세한 분진은 하강된 후 분진 배출관(44)을 통해 재 상승된 후 집진기(46)에서 집진되어 분진저장탱크(45)로의 저장이 이루어지게 된다.
본 발명은 상기와 같은 방법에 의해 제조되는 바이오차를 이용하여 완효성 비료를 제조하는 것을 특징으로 한다.
완효성 비료는 비료의 효과가 서서히 오랜시간 동안 나타나는 비료를 의미하는 것으로서, 다른 말로 지효성 비료라고도 한다. 이러한 완효성 비료는 작물의 생육 시기에 따라 필요한 양만큼의 양분을 공급할 수 있는 점이 장점이다. 특히, 무기질 비교와 칼륨 비료는 속효성으로는 이용률이 낮기 때문에 이들 성분이 서서히 용출되도록 할 필요가 있다. 완효성 비료는 비료 성분의 유실이 적어서 비료 효율을 높이는 효과와 더불어 1회 시비로 충분하므로 수회 시비를 하지 않아도 되어 노동력을 절감할 수 있는 장점도 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 완효성 비료의 제조는 하기의 순서로 진행된다(도 9 참조). 즉
바이오매스를 소립자로 분해 및 건조시키고 연소가스를 이용하여 착화함에 의해 바이오차를 형성하는 제1단계;
상기 얻어진 바이오차를 분말화하는 제2단계;
상기 얻어진 바이오차 분말과 축분(구체적으로는 우분, 돈분, 계분 등)을 혼합하여 혼합물을 얻는 제3단계; 및
상기 얻어진 혼합물에 당밀, 녹말, 벤토나이트 중에서 선택되는 1종 이상의 천연바인더의 1~5 중량% 용액을 혼합하여 그래뉼 또는 펠렛 형상으로 제조하는 제4단계;를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 완효성 비료의 제조는 하기의 순서로 진행된다(도 10 참조). 즉
바이오매스를 소립자로 분해 및 건조시키고 연소가스를 이용하여 착화함에 의해 바이오차를 형성하는 제1단계;
상기 얻어진 바이오차를 분말화하는 제2단계;
상기 얻어진 바이오차 분말과 질소, 인산 및 칼륨 비료를 혼합하여 혼합물을 얻는 제3단계; 및
상기 얻어진 혼합물에 당밀, 녹말, 벤토나이트 중에서 선택되는 1종 이상의 천연바인더의 1~5 중량% 용액을 혼합하여 그래뉼 또는 펠렛 형상으로 제조하는 제4단계;를 포함하여 구성된다.
상기한 순서에서 상기 혼합물에 추가되는 당밀, 녹말, 벤토나이트 용액으로 이루어진 천연 바인더는 성형되는 그래뉼 및 펠렛의 표면을 코팅함으로써 내부의 유기질 성분 및 비료성분이 외부로 용출되는 시간을 연장시킴으로써 비효의 지속기간을 연장시키고 조절할 수 있는 역할을 한다. 이는 작물의 생육기간 차이로 인해 비효가 발휘되는 적절한 기간을 조절할 수 있도록 해주는 기능을 한다.
또한, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 완효성 비료의 제조는 하기의 순서로 진행된다(도 11 참조). 즉
바이오매스를 소립자로 분해 및 건조시키고 연소가스를 이용하여 착화함에 의해 바이오차를 형성하는 제1단계;
상기 얻어진 바이오차를 분말화하는 제2단계;
상기 얻어진 바이오차 분말과 지렁이 분변토 및 곤충 분변토를 혼합하여 혼합물을 얻는 제3단계; 및
상기 얻어진 혼합물에 물 또는 당밀, 녹말, 벤토나이트 중에서 선택되는 1종 이상의 천연바인더의 1~5 중량% 용액을 혼합하여 그래뉼 또는 펠렛 형상으로 제조하는 제4단계;를 포함하여 구성된다.
구체적으로는, 상기 과정에 의해 얻어지는 바이오차를 분말화하고, 이렇게 얻어지는 바이오차 분말을 지렁이 분변토 및 곤충 분변토와 혼합한 후, 상기 혼합물에 물을 혼합하여 그래뉼 또는 펠렛 형상으로 성형하는 공정으로 진행된다.
상기 분말화하는 과정은 혼합을 효율적으로 하기 위함이며, 약 10~1000 ㎛의 직경 크기로 분말화하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 약 20~100 ㎛다.
이후, 바이오차를 지렁이 분변토 및 곤충 분변토와 혼합한다.
상기 지렁이 분변토 및 곤충 분변토는 각종 유기물과 질소, 인산, 칼륨 등의 비료성분이 많이 함유되어 있는 특징을 가지는데, 종래에는 이러한 지렁이 분변토 및 곤충 분변토는 대부분 폐기되는 상황이었고, 지렁이 또는 곤충(예: 밀웜, 굼벵이 등) 사육장에서 발생되는 분변토는 환경 오염의 원인이 되고 있는 상황이었으며, 이에 대한 활용처가 거의 없는 상황이었다.
본 발명은 이러한 지렁이 분변토 및 곤충 분변토를 바이오차와 혼합하여 완효성 비료로서 활용하는 것을 특징으로 한다.
상기 지렁이 분변토 및 곤충 분변토는 바이오차 100 중량부를 기준으로 약 10~500 중량부의 범위로 혼합되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 약 10~100 중량부이다.
또한, 상기 얻어지는 바이오차와 지렁이 분변토 및 곤충 분변토의 혼합물에 물 또는 바인더를 추가하여 성형을 하는데, 상기 물 또는 바인더는 상기 바이오차와 지렁이 분변토 및 곤충 분변토의 혼합물 100 중량부를 기준으로 약 10~500 중량부, 더욱 바람직하게는 10~100 중량부의 범위로 사용될 수 있다.
상기 바인더는 당밀, 녹말, 벤토나이트 중 한가지 이상을 포함하는 1~5 중량%의 천연바인더 용액을 사용할 수 있다.
그래뉼이나 펠렛 형상으로의 성형은 일반적으로 사용되는 그래뉼 또는 펠렛 성형기를 사용할 수 있으며, 성형 후 건조, 이송, 포장의 과정을 거쳐 최종 제품화할 수 있다. 이와 같은 방법으로 제조되는 그래뉼 및 펠렛 형상의 비료는 도 7 및 도 8과 같다.
도 7에서 보는 바와 같은 구 형태의 그래뉼(granule)은 직경이 약 1~30mm로 형성되는 것이 바람직하고, 도 8에서 보는 바와 같은 펠렛은 길이가 10~200mm이고 직경이 2~20 mm인 원기둥 형태인 것이 바람직하다.
또한, 바이오차, 분변토 혼합물과 물 또는 바인더를 혼합하여 혼합하여 이를 교반하고 성형, 건조, 이송, 포장함으로써 최종 제품을 얻을 수 있으며, 교반하는 과정에서 미생물을 투입할 수도 있다.
또한, 상기 그래뉼이나 펠렛 형상으로의 성형 과정에서(성형 전에) 바이오차와 지렁이 분변토 및 곤충 분변토의 혼합물 외에 질소, 인산 및 칼륨 중에서 선택되는 1종 이상을 물에 녹인 용액을 추가로 혼합한 후 성형할 수 있다. 구체적으로는 상기 바이오차와 지렁이 분변토 및 곤충 분변토의 혼합물 100 중량부를 기준으로 상기 질소, 인산 및 칼륨 중에서 선택되는 1종 이상의 용액 약 50 ~ 500 중량부를 혼합할 수 있다.
또한, 상기 바이오차와 지렁이 분변토 및 곤충 분변토의 혼합물에는 분변토 외에 가축의 축분을 함께 혼합할 수 있으며, 구체적으로는 우분, 돈분, 계분 등을 사용할 수 있다.
이상의 방법으로 제조되는 본 발명에 따른 완효성 비료는 과수 전정지, 가로수 전정지, 산림 간벌재, 커피박 등 중량의 바이오매스를 반탄화가 아닌 완전탄화 방법으로 탄화하여 바이오차를 제조하고 이와 같이 제조되는 바이오차를 지렁이 분변토 및 곤충 분변토와 혼합하여 그래뉼 또는 펠렛 형상의 완효성 비료를 제조함으로써 폐기되는 목 자재를 재활용할 수 있는 장점이 있고, 이 과정에서 외부의 전기, 가스, 석유 등의 에너지가 거의 이용되지 않으므로 에너지 소비를 절감할 수 있는 장점이 있다. 또한, 건조도가 낮고 중량이 비교적 큰 바이오매스를 통한 바이오차 제조과정에서 탄화 및 회수의 컨트롤이 용이하고, 별도의 외부 에너지를 사용하지 않기에 추가적으로 이산화탄소를 저감하는 효과가 있으며, 완효성 비료의 형태로 제조함으로써 제조, 운반, 저장이 용이하고 작물에 대한 효과가 지속적으로 발휘될 수 있는 동시에, 작물에 대한 피해를 줄일 수 있는 효과가 있다.
위에 기술된 실시예는 본원발명에 기술되는 원리를 나타내는 많은 구체적 실시예 중에서 일부분의 실시예를 예시하는 것이다. 따라서 본원발명의 실시예를 이용함에 따라 당업자들이 본원발명의 청구항에 의해 정의된 범위 내에서 많은 다른 배열들을 쉽게 구현해낼 수 있을 것이다. 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1,2 : 분쇄기 3 : 투입컨베이어
4 : 이송컨베이어 5 : 호퍼
7 : 배출컨베이어 8 : 저장탱크
10 : 건조부 13 : 풍량조절기
20 : 고열회수부 21 : 열원공급배관
22 : 연기저장고 23 : 연기토출관
24 : 연소실 25 : 점화버너
29 : 브로워 29-1 : 인버터
30 : 열원 회수부 31 : 농업 부산물이송관
32 : 농업 부산물보관부 33 : 히터봉
330 : 타이머 34 : 바이오차배출게이트
35 : 타공망게이트 36 : 공기량조절기
37 : 이송스크류 40 : 바이오차 회수부
41 : 바이오차 회수관 42 : 흡입부
420 : 컨트롤러 43 : 바이오차 분리기
44 : 분진배출관 45 : 저장탱크
50 : 목초액 저장부 51,51': 목초액 회수관
60 : 목초액 정제기 61 : 가열버너
62 : 냉각기 63 : 냉각팬
64 : 여과탱크

Claims (8)

  1. 바이오매스를 소립자로 분해 및 건조시키고 연소가스를 이용하여 착화함에 의해 바이오차를 형성하는 제1단계;
    상기 얻어진 바이오차를 분말화하는 제2단계;
    상기 얻어진 바이오차 분말과 축분을 혼합하여 혼합물을 얻는 제3단계; 및
    상기 얻어진 혼합물에 당밀, 녹말, 벤토나이트 중에서 선택되는 1종 이상의 천연바인더의 1~5 중량% 용액을 혼합하여 그래뉼 또는 펠렛 형상으로 제조하는 제4단계;를 포함하는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법.
  2. 바이오매스를 소립자로 분해 및 건조시키고 연소가스를 이용하여 착화함에 의해 바이오차를 형성하는 제1단계;
    상기 얻어진 바이오차를 분말화하는 제2단계;
    상기 얻어진 바이오차 분말과 질소, 인산 및 칼륨 비료를 혼합하여 혼합물을 얻는 제3단계; 및
    상기 얻어진 혼합물에 당밀, 녹말, 벤토나이트 중에서 선택되는 1종 이상의 천연바인더의 1~5 중량% 용액을 혼합하여 그래뉼 또는 펠렛 형상으로 제조하는 제4단계;를 포함하는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법.
  3. 바이오매스를 소립자로 분해 및 건조시키고 연소가스를 이용하여 착화함에 의해 바이오차를 형성하는 제1단계;
    상기 얻어진 바이오차를 분말화하는 제2단계;
    상기 얻어진 바이오차 분말과 지렁이 분변토 및 곤충 분변토를 혼합하여 혼합물을 얻는 제3단계; 및
    상기 얻어진 혼합물에 물 또는 당밀, 녹말, 벤토나이트 중에서 선택되는 1종 이상의 천연바인더의 1~5 중량% 용액을 혼합하여 그래뉼 또는 펠렛 형상으로 제조하는 제4단계;를 포함하는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1단계는 세분하여
    바이오매스를 건조부 내로 투입시켜 길이 1~3 cm 크기의 소입자로 분쇄 및 건조시키는 건조단계;
    상기 건조부로 열풍을 공급하기 위한 연소연기를 발생시키기 위한 재료로서 바이오매스를 이송시킨 뒤 이를 착화시켜 바이오차를 형성함으로써 생성된 바이오차를 별도로 수냉 처리하여 분진을 분리 배출시키는 바이오차 제조단계;
    상기 바이오차의 착화에 따라 발생되어진 불완전 연소연기를 고열회수기로 이송한 후 다시 착화시켜 고온으로 연소시킴으로써 고온의 열원을 회수하는 열원 회수단계;
    상기 바이오차를 제조하는 과정에서 바이오차에서 발생되는 연소연기가 고열회수기에서 연소되는 과정에서 응축된 물질 중 타르를 분리 정제시켜 고순도의 목초액을 회수하는 목초액 회수단계;를 포함하여 구성되며,
    상기 열원 회수단계에서 상기 연소연기를 고열 회수기로 회수함에 있어서 상기 열원공급배관의 중간부에 구비된 강도 조절을 위한 인버터가 구비된 브로워를 이용하여 브로윙하여 회수하는 것을 특징으로 하고,
    상기 바이오차 제조단계에서 생성되는 바이오차를 바이오차 회수관을 통해 바이오차 입자를 흡입하기 위한 흡입부가 설치되되, 상기 바이오차 회수관에는 물로 냉각시키는 수냉장치가 더 설치되고, 상기 흡입부에는 바이오차의 이송을 제어하는 컨트롤러가 구비되어 바이오차의 중량에 따라 바이오차의 이송을 컨트롤하는 것을 특징으로 하는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 바이오매스는 과수 전정지, 가로수 전정지, 산림 간벌재 또는 커피박인 것을 특징으로 하는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법.
  6. 청구항 3에 있어서, 상기 지렁이 분변토 및 곤충 분변토의 혼합물은 상기 바이오차 100 중량부에 대하여 10~500 중량부의 범위로 혼합되는 것을 특징으로 하는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법.
  7. 청구항 3에 있어서, 상기 제4단계에서 상기 혼합물 100 중량부를 기준으로 질소, 인산 및 칼륨 중에서 선택되는 1종 이상의 용액 50~500 중량부를 더 혼합하여 그래뉼 또는 펠렛 형상으로 제조하는 것을 특징으로 하는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법.
  8. 청구항 3에 있어서, 상기 제3단계에서 축분을 추가로 혼합하여 혼합물을 얻는 것을 특징으로 하는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법.
KR1020180171906A 2018-12-28 2018-12-28 바이오매스로부터 제조되는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법 KR20200081907A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180171906A KR20200081907A (ko) 2018-12-28 2018-12-28 바이오매스로부터 제조되는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180171906A KR20200081907A (ko) 2018-12-28 2018-12-28 바이오매스로부터 제조되는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200081907A true KR20200081907A (ko) 2020-07-08

Family

ID=71600276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180171906A KR20200081907A (ko) 2018-12-28 2018-12-28 바이오매스로부터 제조되는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200081907A (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111826168A (zh) * 2020-08-06 2020-10-27 天津科技大学 一种酱油渣生物炭重金属土壤改良剂的制备方法及其产品
CN114273416A (zh) * 2021-12-30 2022-04-05 华中科技大学 一种炭基双功能土壤修复剂的制备方法、产品及修复方法
KR102536291B1 (ko) 2022-10-25 2023-05-26 주식회사 초이랩 생분해폴리머 및 바이오차를 포함하는 영양성분 방출 조절형 복합비료 조성물 및 그 제조 방법
KR20230102381A (ko) * 2021-12-30 2023-07-07 경상국립대학교산학협력단 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛과 그 제조방법
KR102569321B1 (ko) 2022-10-05 2023-08-21 경상국립대학교산학협력단 식물 바이오매스와 동물성 부산물의 혼합 바이오차 및 그의 제조방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160001832A (ko) 2014-06-27 2016-01-07 강원대학교산학협력단 바이오차를 이용한 토양 중 항생제 이동성 저감 방법
KR20160054938A (ko) 2014-11-07 2016-05-17 울산대학교 산학협력단 인산 활성화된 계분 유래 바이오차 및 이를 이용한 납의 제거방법
KR101638822B1 (ko) 2014-05-20 2016-07-13 강원대학교산학협력단 산처리를 이용한 바이오차의 활성화 방법, 산처리 활성화된 바이오차 및 그의 제조방법
KR101889400B1 (ko) 2016-09-09 2018-08-22 대한민국 바이오차 및 가축분 퇴비를 이용한 펠렛 형태의 완효성 비료 제조방법
KR101888582B1 (ko) 2017-11-24 2018-09-20 주식회사 유기산업 바이오매스를 이용한 바이오차 제조 장치 및 제조방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101638822B1 (ko) 2014-05-20 2016-07-13 강원대학교산학협력단 산처리를 이용한 바이오차의 활성화 방법, 산처리 활성화된 바이오차 및 그의 제조방법
KR20160001832A (ko) 2014-06-27 2016-01-07 강원대학교산학협력단 바이오차를 이용한 토양 중 항생제 이동성 저감 방법
KR20160054938A (ko) 2014-11-07 2016-05-17 울산대학교 산학협력단 인산 활성화된 계분 유래 바이오차 및 이를 이용한 납의 제거방법
KR101889400B1 (ko) 2016-09-09 2018-08-22 대한민국 바이오차 및 가축분 퇴비를 이용한 펠렛 형태의 완효성 비료 제조방법
KR101888582B1 (ko) 2017-11-24 2018-09-20 주식회사 유기산업 바이오매스를 이용한 바이오차 제조 장치 및 제조방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111826168A (zh) * 2020-08-06 2020-10-27 天津科技大学 一种酱油渣生物炭重金属土壤改良剂的制备方法及其产品
CN114273416A (zh) * 2021-12-30 2022-04-05 华中科技大学 一种炭基双功能土壤修复剂的制备方法、产品及修复方法
KR20230102381A (ko) * 2021-12-30 2023-07-07 경상국립대학교산학협력단 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛과 그 제조방법
KR102569321B1 (ko) 2022-10-05 2023-08-21 경상국립대학교산학협력단 식물 바이오매스와 동물성 부산물의 혼합 바이오차 및 그의 제조방법
KR102536291B1 (ko) 2022-10-25 2023-05-26 주식회사 초이랩 생분해폴리머 및 바이오차를 포함하는 영양성분 방출 조절형 복합비료 조성물 및 그 제조 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20200081907A (ko) 바이오매스로부터 제조되는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법
CN102173888B (zh) 一种污泥炭肥及其生产方法
US20110126601A1 (en) Ecotechnical installation and method for the production of cultivation substrates, soil amendments, and organic fertilizers having properties of anthropogenic terra preta soil
KR20220074337A (ko) 유기성 폐기물을 재활용한 이산화탄소 저감용 바이오차 제조방법 및 이를 이용한 완효성 비료 제조방법
CN101708938A (zh) 污泥或有机垃圾高低温耦合热解方法
CN102167628B (zh) 一种鸡粪炭肥及其生产方法
CN108059160B (zh) 一种竹炭的生产方法及该方法所用的炭化装置
KR101888582B1 (ko) 바이오매스를 이용한 바이오차 제조 장치 및 제조방법
ES2341196A1 (es) Procedimiento y aparato para fertilizantes con secado de insumos.
CN103074094A (zh) 一种烟草秸秆制备生物炭的方法
CN202054794U (zh) 用秸秆制炭、气及副产品回收装置
CN103477909A (zh) 基于三沼综合利用的北方棚室蔬菜生产系统
CN104671227A (zh) 一种利用园林绿化废弃物制备的生物炭及其制备和施用方法
CN109721442A (zh) 一种利用农林生物质多联产制备油、气和炭基肥的系统及方法
CN107365614A (zh) 烟秆生物成型燃料资源化循环利用方法
CN212864670U (zh) 一种生物质热解炭化制备生物炭、木焦油、木醋液和热能的连续运行装置
CN108822879A (zh) 一种农林废弃物资源化利用方法
CN207413986U (zh) 一种车载可移动式秸秆和废塑料地膜同时连续处理系统
KR100729371B1 (ko) 왕겨숯 및 왕겨초액 제조장치
TWM608219U (zh) 循環再生裝置
CN106947501A (zh) 生物质热解炭气油液的生产方法
JP2620475B2 (ja) 多孔質炭化物及びその製造方法
CN102863975A (zh) 秸秆炭化装置及秸秆炭化的方法
CN109265288A (zh) 一种固定床秸秆炭化制备炭基有机肥循环利用装置及方法
CN209636083U (zh) 一种养殖场粪污的能源化利用系统