에너지연구원, 옥수수속대 활용해 고밀도 연료 생산한다

농업폐기물 이용해 항공유 중간물질 '레불린산' 생산 공정 최적화 성공

항공유, 고부가 바이오 의약품 생산 가능, 국제 학술지 게재

[대전=뉴시스] 에너지연구원 연구진이 농업 폐기물 산처리 최적화 실험을 위해 소형 반응기를 운전하고 있는 모습. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 농업폐기물인 옥수수속대에서 바이오연료를 생산할 수 있는 기술이 개발됐다.

한국에너지기술연구원은 광주친환경에너지연구센터 민경선 박사팀이 옥수수속대와 같은 농업폐기물을 바이오 항공유의 중간물질인 '레불린산'으로 전환시킬 수 있는 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.
 


 레불린산(Levulinic Acid)은 바이오매스 유래 당 성분의 산화물로 에너지 밀도가 높은 바이오 항공유와 같은 수송용 바이오 연료, 바이오 플라스틱의 중간 원료 등에 활용된다.

기존 레불린산 생산연구는 주로 꼬시래기, 모자반 등 식용 해조류를 원료로 사용했던 반면 이번 연구에서는 목질계 바이오매스의 일종인 옥수수속대로 레불린산 생산 수율 20%를 달성해 레불린산 원료의 다변화 가능성을 제시했다.

이번에 민 박사팀은 옥수수속대와 같은 비식용성 농업폐기물을 활용해 바이오항공유, 바이오플라스틱의 중간 원료인 레불린산을 생산할 수 있는 산화공정을 개발했다. 연구진은 산촉매 농도, 반응 온도, 시간 등을 통계학적 방법으로 최적화 해 옥수수속대 유래 레불린산 생산 수율 최적화에 성공했다고 설명했다.



바이오매스를 산화시켜 레불린산을 얻은 뒤 레불린산을 수소화해 4-하이드록시 발레르산을 얻으며 이를 바이오연료나 바이오플라스틱 생산원료로 활용한다.

이에 앞서 민경선 박사 연구진은 구조 기반 계산과학을 통해 자연계에 존재하지 않는 레불린산 수소화 효소를 개발했었다.

이어 이번 연구에서 연구진은 농업폐기물을 포함한 다양한 목질계 바이오매스로부터 레불린산과 4-하이드록시 발레르산으로 이어지는 고부가 프로세스를 완성했다.

특히 바이오매스를 레불린산으로 산화하는 과정에서 생산되는 개미산을 액상 수소 공여체로 활용, 수소화 과정 때 외부산소 공급이 필요없어 경제성이 높다.

이번 연구 결과는 농업공학 분야 국제 학술지인 '바이오리소스 테크놀로지(Bioresource Technology)'에 최근 게재됐다.(논문명:Development of bioprocess for corncob-derived levulinic acid production)

민경선 박사는 "광합성을 통해 이산화탄소를 흡수하기 때문에 탄소 중립형 원료로 각광받는 바이오매스 중 농업폐기물을 바이오리파이너리의 원료로 활용되는 레불린산과 같은 중간 원료로 전환했다"며 "이 산화 공정은 탄소중립 실현에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.


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