http://chineseinput.net/에서 pinyin(병음)방식으로 중국어를 변환할 수 있습니다.
변환된 중국어를 복사하여 사용하시면 됩니다.
마그네타이트와 탄소 나노튜브 첨가를 통한 긴사슬지방산의 혐기성소화 증진
알사예드 모스타파(Alsayed Mostafa),송영채(Young-Chae Song),김동훈(Dong-Hoon Kim) 유기성자원학회 2019 유기성자원학회 학술발표대회논문집 Vol.2019 No.춘계
By the hydrolysis of lipid-rich substrates in anaerobic digestion (AD) process, long chain fatty acids (LCFAs) are excreted, which are known to adversely affect further degradation steps and limit methane productivity. On the other hand, direct interspecies electron transfer (DIET) reaction could make syntrophic degradation of LCFAs thermodynamically favorable. In the present work, anaerobic batch tests were performed while supplementing conductive materials, carbon nanotube (CNT) or magnetite powder (Fe3O4), at different concentrations of oleic acid (1, 2, 4, 6 and 8 g COD/L). The maximal volumetric CH4 production values of 0.41 and 0.64 L CH4/L reactor, recording 84 and 188% higher than control, were found at batch of 4 g COD/L, were corresponding to Fe3O4 and CNT, respectively. At all the tested concentrations of oleic acid, supplementation of either CNT or Fe3O4 remarkably reduced the needed lag phase period. The reason behind advanced CH4 production attitude denoted by CNT compared to Fe3O4 can be the high specific surface area, which provides an advanced microbial attachment feature. Further, Fe3O4- and CNT-supplemented consortia exhibited enhanced conductivity values of 15.7 and 12.4 μS/cm, comapred to the 8.1 μS/cm found in control. This study concludes the feasibility of supplementing conductive materials, especially CNT, for mitigating the inhibitory impact of LCFA digestion and boosting the attained CH4 production.
김지민(Jimin Kim),임성원(Seongwon Im),알사예드(Alsayed Mostafa),프라카시옴(Om Prakash),김동훈(Dong-Hoon Kim) 대한환경공학회 2021 대한환경공학회지 Vol.43 No.9
목적: 우리나라는 지구온난화의 가속을 줄이기 위해 온실가스 배출량을 저감시키는 방법 중 하나로 화석연료 사용량의 일부를 수소 에너지로 대체하기 위해 지속적으로 노력하고 있다. 수소는 천연가스, 석탄 등의 다른 에너지원에 비해 높은 발열량(122 MJ/kg)을 가지고 있으며 연소 시 온실가스를 배출하지 않는 청정에너지원으로 주목받고 있지만, 현재 국내의 그린수소 생산방법인 재생에너지원을 이용한 수전해 방식은 기후조건에 영향을 받기 때문에 공급량이 불안정하다는 문제점이 있다. 본 연구에서는 수소 생산량을 보완하기 위한 방법으로 폐자원·바이오매스 중 기존 바이오가스화 시설과 연계할 수 있는 유기성폐기물(음식물류폐기물, 가축분뇨, 하수슬러지)로부터 회수 가능한 수소 잠재량을 산정하였고, 이에 따른 온실가스 저감효과를 파악하고자 하였다. 방법: 유기성폐기물로부터 생산할 수 있는 수소 잠재량을 산정하기 위해 유기성폐기물의 국내 연간 발생량과 일반적인 유기물 성상을 이용하여 암발효와 바이오가스 개질 공정을 통해 생산될 수 있는 연간 수소 잠재량을 산정하였으며, 생산된 수소를 화석연료 대체 에너지원으로 사용하였을 때 저감시킬 수 있는 온실가스양을 산출하였다. 결과 및 토의 : 유기성폐기물의 연간 발생량과 기초 성상을 이용하여 암발효와 바이오가스 개질공정을 통해 생산될 수 있는 수소양은 각각 연간 4만톤, 67만톤이며, 유기성폐기물 종류별 수소 생산량은 가축분뇨 86%, 음식물류폐기물 10%, 하수슬러지 4%순으로 산정되었다. 총 수소 생산량은 연간 72만톤으로 2040년도 국내 수소생산 목표량의 약 14%를 차지할 수 있다. 생산된 바이오수소의 온실가스 저감으로서의 가치는 총 500만톤 CO₂-eq이다. 수소 제조 공정 시 소모되는 전력에 따른 온실가스 배출량을 고려하면, 암발효의 경우 수소생산전력의 7%, 바이오가스 개질은 60%가 전력으로 소비되어 저감 가능한 온실가스 양은 연간 211만톤 CO₂-eq으로 파악되었다. 결론: 본 연구는 국내 대표적 유기성폐기물로부터 생산 가능한 바이오수소 잠재량을 분석한 최초의 결과로서, 향후 폐자원/바이오매스 활용 그린수소 정책 계획에 적극적으로 활용이 가능할 것으로 판단된다. Objectives : To mitigate greenhouse gas (GHG) emissions, our country is trying to replace fossil fuel to hydrogen (H₂). H₂ has higher energy yield (122 MJ/kg) than other energy sources (natural gas, coal, etc.), and is considered a clean fuel that produces only water upon combustion. The water electrolysis using renewable energy is one of the green-H₂ producing methods, but its unstable characteristics depending on weather condition impede its practical application. Therefore, to establish green-H₂ society, the use of waste and biomass is essential to fulfil the demand. Methods : In this study, we estimated the biohydrogen potential of organic solid wastes: food waste, livestock manure, and sewage sludge, which are the main feedstock of domestic biogas plant. For the H₂ generation process, dark fermentation (DF) and steam biogas reforming (SBR) were considered. Results and Discussion : The potential amount of H₂ through DF and SBR was 44,000 ton/y and 675,000 ton/y, respectively. The GHG reducing potential was estimated to be 5 million tons CO₂-eq/year, but it can be lowered down to 2 million tons CO₂-eq/year, considering the energy consumption during H₂ generation process. Among the energy potential of produced H₂, 7% and 60% is required for H₂ production in DF and SBR, respectively. Conclusion : The expected biohydrogen production was 718,000 ton/y which can account for about 14% of the domestic H₂ production target in 2040 (526 million tons). The main source was livestock manure (86%), and minor fraction was from food waste (10%), and sewage sludge (4%). The GHG reducing potential was estimated to be 2 million tons CO₂-eq/year, considering the energy consumption during H₂ generation process.