얼마 전까지만 해도 많은 투자자들은 바이오매스로 만든 재생 가능 연료가 에너지 부문의 다음 대박이 될 것이라고 장담했습니다. 옥수수, 사탕수수, 대두를 에탄올이나 디젤 연료로 대체하면 우리나라의 수입 석유 의존도를 줄이는 동시에 탄소 배출량을 줄일 수 있습니다. 그러나 떠오르는 산업은 이미 도전에 직면해 있습니다. 농민들이 에너지 작물을 재배하기 위해 열대 우림 서식지를 청소하면서 수요가 증가하고 있습니다. 그리고 일부 최근 연구에 따르면 특정 바이오 연료 생산 공정은 순 에너지 이득을 생성하지 않거나 사용하는 것보다 더 많은 이산화탄소를 배출합니다.
후속 단계의 스타트업 벤처는 이러한 문제를 피하는 것을 목표로 합니다. Massachusetts Amherst 대학의 화학공학자인 George W.는 식용 작물의 전분, 당분, 지방에 초점을 맞추는 대신 많은 프로토타입 바이오에탄올 공정이 식물의 세포벽을 강화하는 “목질” 조직인 리그노셀룰로오스를 사용한다고 말합니다. 셀룰로오스는 설탕과 전분보다 쉽게 분해되지 않고 복잡한 일련의 효소 유도 화학 반응이 필요하지만, 셀룰로오스를 사용하면 농업 폐기물, 나무 조각 및 스위치그래스와 같은 비식용 식물성 원료에 대한 산업적 접근이 가능해집니다. 그러나 어떤 회사도 셀룰로오스 바이오 연료를 생산하기 위한 비용 효율적인 산업 공정을 아직 입증하지 못했습니다.
그래서 과학자들과 엔지니어들은 수십 개의 잠재적인 바이오 연료 처리 경로를 조사하고 있다고 매사추세츠 주 케임브리지에 있는 Mascoma Inc.의 설립자이자 매디슨의 또 다른 바이오매스 스타트업인 Birrent Energy Systems에 열화학 기술을 기여한 리버사이드 캘리포니아 대학교의 화학 엔지니어인 Charles Wyman이 보고했습니다. , 위스콘신. “완전히 상용화하려면 10년이 걸릴 것”이라고 그는 경고했다.
셀룰로오스를 분해하는 복잡한 효소 화학을 피하는 유망한 바이오연료 공정은 일리노이주 워렌빌에 기반을 둔 Coscata에 의해 현재 연구되고 있습니다. . “Coscata 작업에서 기존 가스화 시스템은 열을 사용하여 다양한 공급원료를 일산화탄소와 수소의 혼합물인 합성가스로 변환할 것입니다.”라고 엔지니어링 및 연구 개발 부사장인 Richard Toby가 말했습니다. 여러 식물 기반 원료를 처리할 수 있는 능력은 국가의 각 지역에서 특정 원료에 접근할 수 있지만 다른 지역에는 접근할 수 없기 때문에 전체 공정의 유연성을 높입니다.
Toby에 따르면 가스를 연료로 전환하기 위해 열화학적 방법을 사용하는 대신 Coscata 그룹은 생화학적 경로를 선택했습니다. 이 그룹은 오클라호마 대학의 미생물학자인 랄프 태너(Ralph Tanner)가 몇 년 전 늪의 탈산소 퇴적물에서 발견한 에탄올 방출 박테리아의 5가지 유망한 변종에 초점을 맞췄습니다. 이 혐기성 벌레는 합성 가스를 탐욕스럽게 소비하여 에탄올을 생산합니다.
Toby가 말했듯이 “Costacata 공정의 핵심”은 박테리아가 사는 생물 반응기입니다. “대형 수족관에서 우리 박테리아는 발효 매시에서 음식을 찾는 대신 가스가 그들에게 도달하기를 기다리고 있습니다.”라고 그는 설명합니다. 이 회사는 사람의 머리카락만큼 얇은 필터 천으로 만든 빨대인 플라스틱 튜브에 의존합니다. 가스는 빨대를 통해 흐르고 물은 분산됩니다. 가스는 선택적 막을 가로질러 튜브의 외부 표면에 묻혀 있는 박테리아로 확산되어 내부에 물이 들어오지 못하게 합니다. Toby는 “우리는 튜브를 사용하여 효율적인 물질 전달을 수행하고 있지만 쉽지 않습니다.”라고 말했습니다. “우리의 데이터는 최적의 조건에서 가스의 에너지 값의 90%를 연료로 사용할 수 있음을 시사합니다.” 가스를 먹은 후 딱정벌레는 주변 물로 에탄올을 방출합니다. 표준 증류 또는 여과 기술은 물에서 알코올을 추출할 수 있습니다.
Costacata 연구원들은 상용화 공정이 갤런당 1달러 미만으로 에탄올을 생산할 수 있다고 추정한다고 Toby는 주장합니다. Argonne National Laboratory의 외부 검토자들은 Coscata 공정의 입출력 “에너지 균형”을 측정한 결과 최종 제품을 생산하는 데 필요한 에너지의 7.7배를 최적으로 생산할 수 있음을 발견했습니다.
회사는 올해 말까지 미시간 주 밀포드에 있는 GM의 시험장 근처에 연간 4만 갤런 규모의 파일럿 공장을 건설할 계획이며, 그때까지 연간 1억 갤런 규모의 본격적인 시설을 갖출 계획이다. 빌드 2011.