KR20130025908A - 바이오 연료 제조 방법 - Google Patents
바이오 연료 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20130025908A KR20130025908A KR1020127031418A KR20127031418A KR20130025908A KR 20130025908 A KR20130025908 A KR 20130025908A KR 1020127031418 A KR1020127031418 A KR 1020127031418A KR 20127031418 A KR20127031418 A KR 20127031418A KR 20130025908 A KR20130025908 A KR 20130025908A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- culture
- concentration
- production method
- biofuel production
- biofuel
- Prior art date
Links
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 claims abstract description 56
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 55
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 239000003925 fat Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims abstract description 33
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 26
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims abstract description 23
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 claims abstract description 18
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 claims abstract description 18
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 28
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 14
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 12
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 11
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 7
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims 1
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 abstract description 17
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 abstract description 17
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 abstract description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000000284 extract Substances 0.000 abstract description 2
- 235000019197 fats Nutrition 0.000 description 30
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 28
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 24
- 241000195620 Euglena Species 0.000 description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 14
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 9
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 6
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000195628 Chlorophyta Species 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000192700 Cyanobacteria Species 0.000 description 3
- 241000195623 Euglenida Species 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 241000192707 Synechococcus Species 0.000 description 3
- 239000004164 Wax ester Substances 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 3
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 3
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 3
- 235000019386 wax ester Nutrition 0.000 description 3
- 241000195585 Chlamydomonas Species 0.000 description 2
- 241000195598 Chlamydomonas moewusii Species 0.000 description 2
- 241000195649 Chlorella <Chlorellales> Species 0.000 description 2
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 2
- 241000159506 Cyanothece Species 0.000 description 2
- 241000195634 Dunaliella Species 0.000 description 2
- 241000195646 Parachlorella kessleri Species 0.000 description 2
- 241000192608 Phormidium Species 0.000 description 2
- 241000206572 Rhodophyta Species 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000192584 Synechocystis Species 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- FDJOLVPMNUYSCM-WZHZPDAFSA-L cobalt(3+);[(2r,3s,4r,5s)-5-(5,6-dimethylbenzimidazol-1-yl)-4-hydroxy-2-(hydroxymethyl)oxolan-3-yl] [(2r)-1-[3-[(1r,2r,3r,4z,7s,9z,12s,13s,14z,17s,18s,19r)-2,13,18-tris(2-amino-2-oxoethyl)-7,12,17-tris(3-amino-3-oxopropyl)-3,5,8,8,13,15,18,19-octamethyl-2 Chemical compound [Co+3].N#[C-].N([C@@H]([C@]1(C)[N-]\C([C@H]([C@@]1(CC(N)=O)C)CCC(N)=O)=C(\C)/C1=N/C([C@H]([C@@]1(CC(N)=O)C)CCC(N)=O)=C\C1=N\C([C@H](C1(C)C)CCC(N)=O)=C/1C)[C@@H]2CC(N)=O)=C\1[C@]2(C)CCC(=O)NC[C@@H](C)OP([O-])(=O)O[C@H]1[C@@H](O)[C@@H](N2C3=CC(C)=C(C)C=C3N=C2)O[C@@H]1CO FDJOLVPMNUYSCM-WZHZPDAFSA-L 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000012136 culture method Methods 0.000 description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 2
- DPJRMOMPQZCRJU-UHFFFAOYSA-M thiamine hydrochloride Chemical compound Cl.[Cl-].CC1=C(CCO)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N DPJRMOMPQZCRJU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000003626 triacylglycerols Chemical class 0.000 description 2
- 241000192542 Anabaena Species 0.000 description 1
- 241000581616 Aphanes Species 0.000 description 1
- 241000233788 Arecaceae Species 0.000 description 1
- 241000195622 Astasia Species 0.000 description 1
- 241000206761 Bacillariophyta Species 0.000 description 1
- 241001474374 Blennius Species 0.000 description 1
- 241001536324 Botryococcus Species 0.000 description 1
- 235000016401 Camelina Nutrition 0.000 description 1
- 244000197813 Camelina sativa Species 0.000 description 1
- 241000195597 Chlamydomonas reinhardtii Species 0.000 description 1
- 240000009108 Chlorella vulgaris Species 0.000 description 1
- 235000007089 Chlorella vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 241000861718 Chloris <Aves> Species 0.000 description 1
- 241000195658 Chloroidium saccharophilum Species 0.000 description 1
- 241001472322 Colacium Species 0.000 description 1
- 206010010947 Coordination abnormal Diseases 0.000 description 1
- 241000206585 Cyanidium Species 0.000 description 1
- 241000305506 Desmodesmus Species 0.000 description 1
- 241001497555 Desmodesmus subspicatus Species 0.000 description 1
- 241000195633 Dunaliella salina Species 0.000 description 1
- 241000195632 Dunaliella tertiolecta Species 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000006367 Euglenales Species 0.000 description 1
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 1
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 1
- 241000221089 Jatropha Species 0.000 description 1
- 241000508185 Lobochlamys segnis Species 0.000 description 1
- 241001148150 Mastigocladus Species 0.000 description 1
- 241001647400 Mastigocladus laminosus Species 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 241000196305 Nannochloris Species 0.000 description 1
- 241001288851 Nannochloris bacillaris Species 0.000 description 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 1
- 241000384537 Phacus Species 0.000 description 1
- 241001453296 Synechococcus elongatus Species 0.000 description 1
- 241000192589 Synechococcus elongatus PCC 7942 Species 0.000 description 1
- 241001464792 Synechococcus lividus Species 0.000 description 1
- 241000192560 Synechococcus sp. Species 0.000 description 1
- 241000196321 Tetraselmis Species 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 239000013064 chemical raw material Substances 0.000 description 1
- 210000003763 chloroplast Anatomy 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- -1 ester compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 210000003495 flagella Anatomy 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000007602 hot air drying Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 238000013081 phylogenetic analysis Methods 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P1/00—Preparation of compounds or compositions, not provided for in groups C12P3/00 - C12P39/00, by using microorganisms or enzymes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G3/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
- C11B1/00—Production of fats or fatty oils from raw materials
- C11B1/10—Production of fats or fatty oils from raw materials by extracting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11C—FATTY ACIDS FROM FATS, OILS OR WAXES; CANDLES; FATS, OILS OR FATTY ACIDS BY CHEMICAL MODIFICATION OF FATS, OILS, OR FATTY ACIDS OBTAINED THEREFROM
- C11C3/00—Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/64—Fats; Fatty oils; Ester-type waxes; Higher fatty acids, i.e. having at least seven carbon atoms in an unbroken chain bound to a carboxyl group; Oxidised oils or fats
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/64—Fats; Fatty oils; Ester-type waxes; Higher fatty acids, i.e. having at least seven carbon atoms in an unbroken chain bound to a carboxyl group; Oxidised oils or fats
- C12P7/6436—Fatty acid esters
- C12P7/6445—Glycerides
- C12P7/6463—Glycerides obtained from glyceride producing microorganisms, e.g. single cell oil
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/64—Fats; Fatty oils; Ester-type waxes; Higher fatty acids, i.e. having at least seven carbon atoms in an unbroken chain bound to a carboxyl group; Oxidised oils or fats
- C12P7/6436—Fatty acid esters
- C12P7/649—Biodiesel, i.e. fatty acid alkyl esters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
- C10G2300/10—Feedstock materials
- C10G2300/1011—Biomass
- C10G2300/1014—Biomass of vegetal origin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
- C10G2300/40—Characteristics of the process deviating from typical ways of processing
- C10G2300/4043—Limiting CO2 emissions
-
- 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
- Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
- Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock
-
- 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
- Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
- Y02P30/40—Ethylene production
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Zoology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Mycology (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
탄소원인 이산화탄소를 광합성 미생물의 광합성에 의해서 바이오매스로 변환한 후, 한층 더 바이오 연료를 제조하는 기술을 포함한 일련의 바이오 연료 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 관련되는 바이오 연료 제조 방법은, 세포 내에 유지 및 탄수화물을 축적하는 광합성 미생물을 배양액으로 배양하는 배양 공정(S1)과, 상기 배양액으로 배양한 광합성 미생물의 세포 내에 축적된 탄수화물을 유지화 시키는 유지화 공정(S2)과, 상기 광합성 미생물의 세포 내에서 유지를 추출하는 추출 공정(S3)과, 상기 추출한 유지를 개질하는 개질 공정(S4)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은, 바이오 연료를 제조하는 바이오 연료 제조 방법에 관한 것이다.
바이오 연료는, 바이오매스 유래의 원료로부터 생산된 연료이다. 바이오매스가, 예를 들면 식물과 같이 광합성 능력을 가지는 경우, 빛 에너지와 이산화탄소로부터 생산되는 유지나 탄수화물이 바이오 연료의 원료가 되므로 환경 부하가 낮은 연료를 생산할 수 있다. 바이오 연료에는, 탄수화물을 당화하여 알코올 발효를 거쳐 생산되는 바이오 에탄올이나, 식물유의 주성분인 트리글리세리드나 왁스 에스테르 등의 중성 지방질로부터 생산되는 바이오 디젤이나 바이오 제트 연료 등이 있다.
바이오 연료의 원료 식물로서는, 대두, 옥수수, 팜 등이 알려져 있지만, 먹을 수 있는 작물을 원료로 하는 경우, 식량부족의 염려로 문제가 되고 있다. 한편, 쟈트로파, 카멜리나 등의 먹을 수 없는 식물로부터의 생산도 진행되고 있지만, 단위면적 당의 생산량이 낮은 것이 문제가 되고 있다.
한편, 연못이나 늪에 넓게 생식하는 광합성 미생물이나 원생동물은, 식물과 같은 광합성 능력을 가지고, 물과 이산화탄소로부터 유지나 탄수화물을 생합성 해, 세포내에 수십 질량% 축적한다. 그 생산량은, 식물에 비해 높고, 단위면적당, 이러한 생산량이 많다고 알려진 팜의 10배 이상인 것이 알려져 있다.
특허 문헌 1에는, 조사 광 파장이나 강도를 제어한 인공 빛을 조사해 광합성 미생물인 해초류를 배양해, 이산화탄소를 고정화하는 것이 기재되어 있다. 또 이 특허 문헌 1에는, 이산화탄소를 고정화하는 것에 의해서 목적물질을 생산, 분리, 정제하는 수단, 방법 및 배양 장치가 기재되어 있다. 그리고, 이 특허 문헌 1에는, 광합성 미생물을 이용한 이산화탄소의 고정화와 고정화한 이산화탄소의 이용 형태의 일례로서 바이오 연료의 원 연료로 하는 것이 제안되어 있다.
그렇지만, 특허 문헌 1에는, 고정화한 이산화탄소로부터 어떻게 하여 바이오 연료로 하는가에 대하여는 개시하고 있지 않다. 광합성 미생물이 가지는 광합성 능력을 이용한 이산화탄소 가스의 삭감으로는, 광합성에 의해서 고정한 이산화탄소량에 비례해 바이오매스 중량이 증가하지만, 이것들을 유효하게 이용할 수 없으면 공업적 이용은 어렵다.
따라서 본 발명은, 탄소원인 이산화탄소를 광합성 미생물의 광합성에 의해서 바이오 매스로 변환한 후, 한층 더 바이오 연료의 제조를 행하는 기술을 포함한 일련의 바이오 연료 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명과 관련되는 바이오 연료 제조 방법은, 세포 내에 유지 및 탄수화물을 축적하는 광합성 미생물을 배양액으로 배양하는 배양 공정과, 상기 배양액으로 배양한 광합성 미생물의 세포 내에 축적된 탄수화물을 유지화 시키는 유지화 공정과, 상기 광합성 미생물의 세포 내로부터 유지를 추출하는 추출 공정과, 상기 추출한 유지를 개질하는 개질 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같이, 본 발명과 관련되는 바이오 연료 제조 방법은, 배양 공정으로 광합성 미생물을 배양하고, 탄소원인 이산화탄소를 광합성 미생물의 광합성에 의해서 유지 및 탄수화물이라고 하는 바이오매스로 변환시켜 세포 내에 축적시킨 후, 유지 화공정으로 광합성 미생물의 세포 내에 축적한 탄수화물을 유지화 시키는 것으로, 보다 많은 유지를 얻도록 하고 있다. 그리고, 본 발명과 관련되는 바이오 연료 제조 방법에서는, 그 다음에 실시하는 추출 공정으로 유지를 추출한 후, 개질 공정으로 유지를 개질하는 것으로, 바이오 연료를 제조한다.
본 발명에 의하면, 탄소원인 이산화탄소를 광합성 미생물의 광합성에 의해서 바이오매스로 변환시킨 후, 한층 더 바이오 연료의 제조를 행하는 기술을 포함한 일련의 바이오 연료 제조 방법을 제공할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 제조 공정에 유지화 공정을 포함하고 있으므로 종래의 바이오 연료의 제조 방법에 비해 더 많은 바이오 연료를 제조하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명과 관련되는 바이오 연료 제조 방법의 일실시 형태를 설명하는 플로우 차트(flow chart)이다.
도 2는 바이오 연료 제조 장치의 일실시 형태에 대해 설명하는 블럭도이다.
도 2는 바이오 연료 제조 장치의 일실시 형태에 대해 설명하는 블럭도이다.
이하, 도 1의 플로우 차트를 참조해 본 발명과 관련되는 바이오 연료 제조 방법의 일실시 형태에 대해 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 관한 바이오 연료 제조 방법은, 배양 공정 S1, 유지화 공정 S2, 추출 공정 S3와 개질 공정 S4를 포함하고 있다.
처음에 실시하는 배양 공정 S1은, 세포 내에 유지 및 탄수화물을 축적하는 광합성 미생물을 배양액으로 배양하는 공정이다.
본 발명으로 이용할 수 있는 광합성 미생물로서는, 유글레나(Euglena)를 들 수 있다. 유글레나는 편모충의 한 무리로, 운동성이 있는 조류로 유명한 연두벌레를 포함한다. 대부분의 유글레나는, 엽록체를 가지고 있어 광합성을 실시해 독립영양 생활을 하지만, 포식성의 것이나 흡수 영양성의 것도 있다.
유글레나는, 동물학과 식물학의 쌍방으로 분류되는 속이다.
동물학에서는, 원생동물문(Protozoa)의 편모충강(Mastigophorea), 식물 편모충 아강(Phytomastigophorea)에 속하는 목 중에 연두벌레목(Euglenida)이 있고, 이것은 세 개의 아목, Euglenoidina, Peranemoidina, Petalomonadoidina로 된다.
Euglenoidina에는, 속으로서 Euglena, Trachelemonas, Strombonas, Phacus, Lepocinelis, Astasia, Colacium가 포함된다.
식물학에서는, 연두벌레 식물문(Euglenophyta)이 있고, 그 아래에 연두벌레 조류강(Euglenophyceae), 연두벌레목(Euglenales)이 있고, 이 목에 포함되는 속으로서는 Euglena 외에, 동물 분류표와 같다.
이외에도, 남조세균, 녹조 및 트레복시아, 프라시노조(녹색 조류), 원시홍조류, 규조, 원석조, 와편모조(渦鞭毛藻), 진안점조, 황금색조 등에서 1종 또는 2종 이상을 선택해 이용할 수 있다.
또, 남조세균으로는, 예를 들면, Chroococcacae, Stigonematacae, Mastigocladacae 및 Oscillatroriacae를 들 수 있다. 또, 그 외에도, Synechococcus lividus 및 Synechococcus elongatus 등의 Synechococcus나, Synechocystis minervae 등의 Synechocystis나, Mastigocladus laminosus 등의 Mastigocladus나, Phormidium laminosus 등의 Phormidium나, Symploca thermalis 등의 Symploca나, Aphanocapsa thermalis 등의 Aphanocapsa나, Fisherella 등을 들 수 있다.
또, 아나베나(Anabaena) 속에 속하는 아나베나·바리아빌리스(Anabanena variabilis) ATCC 29413, 시아노테세(Cyanothece) 속의 Cyanothece sp. ATCC 51142, 시네코콕카스(Synechococcus) 속에 속하는 Synechococcus sp. PCC 7942 및 아나시스티스(Anacystis) 속에 속하는 아나시스티스·니듈란스(Anacystis nidulans) 및 호열성 남조세균 등을 이용할 수 있다.
녹조 및 트레복시아로는, 예를 들면, 클로렐라(계통학으로 나눌 수 있는 파라클로레라를 포함한다), 클라미도모나스, 두날리엘라, 세네데스무스, 보트리오콕카스, 스티코콕카스, 난노클로리스, 및 데스모데스무스 등의 기생조를 들 수 있다.구체적으로는, Chlorella vulgaris 및 Chlorella saccharophila 등의 클로렐라(Chlorella), Dunaliella salina, Dunaliella tertiolecta 등의 Dunaliella, 및 광합성 등의 기본적인 성질은 같지만, 분자 계통 해석에 의해 트레복시아조 강으로서 분류되는 Parachlorella kessleri(Chlorella kessleri)를 들 수 있다. 또, 클라미도모나스(Chlamydomonas) 속에 속하는 클라미도모나스·라인하드티(Chlamydomonas reinhardtii), 클라미도모나스·모에브시(Chlamydomonas moewusii), 클라미도모나스·유가메토스(Chlamydomonas eugametos), 클라미도모나스·세그니스(Chlamydomonas segnis), 세네데스무스(Senedesmus) 속에 속하는 세네데스무스·오브리크스(Senedesmus obliquus), 스티코콕카스(Stichococcus) 속에 속하는 스티코콕카스·암플리포르미스(Stichococcus ampliformis), 난노클로리스(Nannochloris) 속에 속하는 난노클로리스·바실라리스(Nannochloris bacillaris), 및 데스모데스무스(Desmodesmus) 속에 속하는 데스모데스무스·스브스피카투스(Desmodesmus subspicatus) 등을 들 수 있다.
또, 프라시노조(녹색 조류)로는, 예를 들면, 테트라셀미스 등을 들 수 있고 원시홍조류로는, 예를 들면, 시아니디오시존, 시아니디움, 갈디에리어, 포르필디움 등을 들 수 있다.
또, 본 발명에 이용할 수 있는 광합성 미생물은, 광합성에 의해 유지 및 탄수화물을 생성하여, 세포 내에 축적할 수 있고, 후기하는 유지화 공정 S2에서 세포 내에 축적한 탄수화물을 유지화할 수 있는 것이면 이용할 수 있고, 상기한 것에 한정되는 것은 아니다.
배양 공정 S1에서 광합성 미생물의 배양은, 대기 분위기하에서 실시할 수도 있지만, 광합성에 의한 유지와 탄수화물의 생성량을 더 많게 하기 위해서, 이산화탄소 가스를 적극적으로 공급해, 배양액 중에 공기 폭기보다 높은 용존 이산화탄소 농도에서 행하는 것이 바람직하다. 이산화탄소 가스의 적극적인 공급은, 예를 들면, 공장이나 연소 시설 등에서 배출되는 연소 배기가스를 이용하는 것으로 할 수 있다. 이 때, 집진기, 탈초설비, 탈유 설비 등에 의해 연소 배기가스 중의 먼지, NOx 및 SOx를 없애 두는 것이 바람직하다.
이 배양 공정 S1에 있어서의 배양액의 액 깊이는 50 cm이하로 하는 것이 바람직하고, 30 cm이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 이렇게 하면, 배양이 진행되어 광합성 미생물이 증식해도, 교반에 의해 배양액이 상하 교반(상하 바꿔 넣을 수 있다)되므로, 효율적으로 광합성을 실시하게 할 수 있다.
광합성 미생물로서 유글레나를 이용하는 경우, 질소원, 인원, 미네랄 등의 영양 염류를 첨가한 배양액, 예를 들면, 개질 Cramer-Myers 배지((NH4)2HPO4 1.0g/L, KH2PO4 1.0g/L, MgSO4·7H2O 0.2g/L, CaCl2·2H2O 0.02g/L, Fe2(SO2)3·7 H2O 3mg/L, MnCl2·4H2O 1.8mg/L, CoSO4·7H2O 1.5mg/L, ZnSO4·7H2O 0.4mg/L, Na2MoO4·2H2O 0.2mg/L, CuSO4·5H2O 0.02g/L, 티아민 염산염(비타민 B1) 0.1mg/L, 시아노코발라민(비타민 B12), (pH3.5))를 이용할 수 있다. 또, (NH4)2HPO4는, (NH4)2SO4나 NH3aq로 변환하는 것도 가능하다.
배양액은, 이용하는 광합성 미생물에 적절한 배양지를 이용하면 자주(잘), 이것으로 한정되는 것 나오지 않는 것은 말할 필요도 없다.
또, 배양 공정 S1에서 배양액의 pH는 2~6으로 하는 것이 바람직하고, 2~4.5로 하는 것이 보다 바람직하다. 이와 같이, pH를 산성으로 하면, 광합성 미생물은 다른 미생물보다 우세하게 생육할 수 있기 때문에, 오염을 억제할 수 있다. 그 결과, 회분 배양법의 외, 연속 배양법을 적용하는 것이 가능해진다.
배양액의 pH의 조정은, 분말 시약이나 시약 수용액을 적당하게 이용해 실시할 수 있다. 분말 시약으로는, 중탄산나트륨 등을 들 수 있고 시약 수용액으로는, 황산, 초산 등의 산성액이나 수산화 나트륨 수용액 등의 알칼리성 용액을 들 수 있다.
그 다음에 실시하는 유지화 공정 S2는, 배양액으로 배양한 광합성 미생물의 세포 내에 축적된 탄수화물을 유지화하는 공정이다.
광합성 미생물은, 혐기 상태가 되면 방어 반응으로서 세포 내에 유지를 축적한다. 그 때문에, 유지화를 위한 수법으로 예를 들면, 광합성 미생물을 배양한 배양액을 혐기 상태하에서 유지하는 것을 들 수 있다. 또, 본 발명에 있어서 혐기 상태란, 산소가 존재하지 않는(적은) 상태를 의미한다. 혐기 상태를 만드는 방법으로는, 농축 공정 S12(침강 농축, 원심분리)로 고밀도화한 광합성 미생물을, 광합성으로 산소를 생산할 수 없게 빛과 공기의 유입을 차단한 밀폐 용기 내나 배관 내에서 보관 유지하면, 광합성 미생물의 호흡으로 산소가 소비되어 이것에 의해 혐기 상태를 만드는 것이 가능하다. 혐기 상태를 만드는 방법은 상기한 것으로 한정되는 것은 아니다. 혐기 상태는, 질소나 아르곤 등의 불활성 가스로 산소를 밀어내는 것 등에 의해서도 만들 수 있다.
유지화 공정 S2 전, 즉, 배양 공정 S1과 유지화 공정 S2 사이에, 배양한 배양액을 농축하는 농축 공정 S12를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 세포 내에 유지와 탄수화물을 축적한 광합성 미생물을 농축 공정 S12에 의해서 농축해, 불필요한 배양액을 없애는 것으로 그 후의 조작이 쉬워지고, 예를 들면, 농축 공정 S12로 농축한 배양액을 혐기 상태하에 두었을 때에, 없앤 배양액 중의 용존 산소가 없는 만큼, 농축한 배양액에 용존하는 산소가 광합성 미생물의 호흡(광합성)에 의해서 조기에 소비되므로, 더 빨리 혐기 상태로 하는 것이 가능하다. 따라서, 유지화도 조기에 실시할 수 있게 된다.
농축 공정 S12에 있어서 농축은, 침강 농축에 의해서 실시할 수 있지만, 이것에 이어 원심분리를 실시하는 것이 보다 바람직하다.
침강 농축이란, 자연 침강을 이용해 광합성 미생물을 농축하는 것을 말한다.침강 농축은, 예를 들면, 6~36시간 정도 정치하면 좋다.
또, 원심분리에 의한 농축이란, 원심분리기의 원심력에 의해서 광합성 미생물을 농축하는 것을 말한다. 원심분리를 행하면, 광합성 미생물을 포함한, 비중이 무거운 액체(중액)와 광합성 미생물을 포함하지 않는, 비중이 가벼운 액체(상등액(경액))을 얻을 수 있다. 경액을 없애는 것으로, 중액에 포함되는 광합성 미생물을 매우 적합하게 농축할 수 있다. 경액은 가능한 한 없애는 것이 바람직하다. 원심분리는, 예를 들면 5,000~20,000×g의 조건으로 실시할 수 있다.
침전 농축에 의해서 얻을 수 있는 상등액 및 원심분리에 의해서 얻을 수 있는 경액은, 상기 배양 공정 S1에 이용하는 배양조로 반송해, 배양액에 혼합하면 좋다. 이와 같이 하면, 배양액을 유효하게 이용할 수 있다. 또, 상등액이나 경액에 포함되어 있는 농축하지 않았던 광합성 미생물을 다시 배양할 수 있다.
유지화 공정 S2는, 차광한 조건 하에, 25~40℃의 온도로 실시하는 것이 바람직하다. 이러한 조건으로 광합성 미생물을 포함한 배양액을 유지하면, 세포 내에 축적한 탄수화물을 유지화 시킬 수 있다.
그 다음에 실시하는 추출 공정 S3는, 광합성 미생물의 세포 내에서 유지를 추출하는 공정이다.
세포 내로부터의 유지의 추출은, 예를 들면, 유기용매를 이용한 용매 유출법이나 초임계 CO2 추출법 등에 의해 실시할 수 있다. 용매 유출법으로 이용하는 유기용매로는, 예를 들면, 헥산을 들 수 있다. 유지를 추출한 후의 헥산은, 증류하는 것으로 재차 용매 추출에 사용할 수 있으므로 환경 및 비용 면에서 장점이 크다.
이렇게 추출되는 유지로는, 예를 들면, 트리글리세리드, 고급 지방산과 1가 또는 2가의 고급 알코올과의 에스테르 화합물(왁스 에스테르) 등을 들 수 있다.
추출 공정 S3 전, 즉, 유지 화공정 S2와 추출 공정 S3 사이에, 배양한 광합성 미생물을 포함하는 배양액을 건조하는 건조 공정 S22를 포함하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 용매 유출법이나 초임계 CO2 추출법을 실시할 때에, 추출에 방해가 되는 수분이 제거되므로, 매우 적합하게 유지를 추출할 수 있게 된다.
건조 공정 S22에서 건조는, 자연 건조나 열풍 건조, 동결 건조 등에 의해서 실시할 수도 있지만, 공장이나 소각 시설 등에서 배출되는 배기가스나 배기증기가 가지는 폐열을 이용하면 좋다. 신속, 확실하고 별도의 에너지를 필요로 하는 일 없이, 매우 적합하게 건조할 수 있기 때문이다.
추출 공정 S3 후에, 추출 공정 S3로 유지를 추출해 탈지된 광합성 미생물을 회수하는 회수 공정 S32를 포함하는 것이 바람직하다. 유지를 추출해 탈지된 광합성 미생물에는, 세포 구성 성분인 단백질이나 색소 성분이 잔존하고 있어, 그대로, 혹은, 생물적 및/또는 화학적으로 유기물을 가용화하거나 건조하거나 하는 것으로 사료, 비료, 고형 연료, 화학제품의 원료 등, 바이오매스 원료로서 이용할 수 있다.
그 다음에 실시하는 개질 공정 S4는, 추출한 유지를 개질하는 공정이다.
유지의 개질은, 예를 들면, 수소 첨가 반응과 같은 환원 처리 등을 들 수 있다. 예를 들면, 왁스 에스테르 중의 산소를 수소 첨가 반응에 의해서 없애는 것으로, 경유나 제트 연료와 같은 하는 바이오 연료를 제조할 수 있다.
다음으로, 도 2를 참조해 본 발명과 관련되는 바이오 연료 제조 방법을 실시하는 바이오 연료 제조 장치의 일실시 형태에 대해 설명한다. 도 2에 나타낸 바이오 연료 제조 장치 A는, 본 발명과 관련되는 바이오 연료 제조 방법의 바람직한 실시 형태의 일례를 구현한 것이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 바이오 연료 제조 장치 A는, 배양 수단 1과 배양액을 침강 농축 및 원심분리에 의해서 농축하는 농축 수단 12와 유지화 수단 2와 건조 수단 22와 추출 수단 3과 개질 수단 4를 갖추고 있다.
이러한 수단은, 상기한 같은 명칭을 가지는 각 공정과 대응하는 것이다. 따라서, 이러한 수단에 대한 의의나 작용, 효과 등에 대한 설명은, 대응하는 각 공정의 항목에 대해 이미 설명하고 있으므로 생략한다.
배양 수단 1로는, 예를 들면, 배양조를 들 수 있다. 배양조에는, 광합성 미생물을 배양하기 위해서 조제된 배양액이 들어가 있다. 이 실시 형태에 대해서는, 탄소원인 이산화탄소 가스를 적극적으로 공급하는 이산화탄소 가스 공급 수단(도시하지 않음)과 배양조 내의 배양액의 pH를 약 2~6의 산성으로 유지하기 위한 pH유지 수단 14와 배양액에 영양염을 공급하는 영양염 공급 수단(도시하지 않음)을 갖추고 있다.
또, 배양조는, 배양조 본체 위에 덮개 등을 마련하지 않는 오픈 에어 조건으로 배양하는 것도 좋지만, 배양조 본체 위에 덮개 등을 마련하는 경우는, 배양조 또는 덮개의 적어도 일부에, 태양 광이나 조명 빛을 투과시키기 위한 광 투과 수단(도시하지 않음)을 갖추는 것이 좋다. 또, 조명 장치를 갖추는 것으로 광합성시키는 것도 가능하다. 광투과 수단 및/또는 조명 장치를 갖추는 것으로, 광합성 미생물의 광합성이 가능해진다.
이산화탄소 가스 공급 수단(도시하지 않음)을 갖추는 경우에는, 이산화탄소 가스가 빠져나오지 않도록, 기밀성이 있는 배양조를 이용하는 것이 바람직하다.
배양조에는, 배양액이나 배양조 내의 온도를 계측하는 온도계, 광도계, 산소 농도나 이산화탄소의 농도를 측정하는 가스 농도계, 배양액을 일정한 온도로 유지하는 항온 장치, 배양액을 교반하는 교반장치 등을 갖추어도 좋다(모두 도시하지 않음).
농축 수단 12에서의 침강 농축은, 예를 들면, 침강조를 이용해 실시할 수 있다. 침강조의 상부 액면을 배양액의 액면보다 높은 위치에 설치하면, 수두(水頭) 차이를 이용해 상등액을 배양조로 반송할 수 있다. 반송한 이 상등액에는 영양 성분이 포함되어 있기 때문에, 배양조로 반송하는 것으로 영양 성분을 낭비하는 일 없이 이용할 수 있다.
농축 수단 12에서의 원심분리는, 예를 들면, 분리판형 원심분리기를 이용해 실시할 수 있다. 원심분리로 얻을 수 있는 경액은, 배양조로 되돌리는 것으로 물의 소비량을 줄일 수 있다. 한편, 원심분리로 농축되어 얻을 수 있는 중액은, 다음의 유지화 수단 2에 제공된다.
유지화 수단 2로는, 예를 들면, 차광할 수 있는 기밀 용기를 들 수 있다. 이러한 기밀 용기에는, 농축한 배양액의 온도를 일정하게 유지하는 항온 장치, 산소 농도나 이산화탄소의 농도를 측정하는 가스 농도계, 질소나 아르곤 등의 불활성 가스로 기밀 용기로부터 산소를 밀어 내 혐기 상태로 하는 경우는, 제어 밸브 등을 이용해 형성된 가스 도입 수단 및 가스 도출 수단(모두 도시하지 않음)등을 갖추어도 좋다.
건조 수단 22로는, 예를 들면, 공장이나 소각 시설로부터 배출되는 배기가스나 배기증기가 가지는 폐열을 이용한 건조기를 들 수 있다. 건조기는 이것으로 한정되는 것은 아니고, 시판되고 있는 열풍 건조기, 동결 건조기 등을 이용할 수도 있다. 건조 공정 S22로 설명했던 대로, 자연 건조에 의해서도 건조할 수 있다. 건조 수단 22에 의해서 배양액의 수분은 수증기가 되어 증발해, 배양액으로부터 제거된다.
추출 수단 3으로는, 예를 들면, 유기용매를 이용하여 추출하는 용매 추출 장치나 CO2를 초임계 상태로 하여 추출하는 초임계 CO2 추출 장치 등을 들 수 있다. 유기용매로는, 상기한 바와 같이, 헥산 등을 이용할 수 있다.
추출 공정 S3에서 설명한 것처럼, 유지를 추출해 탈지된 광합성 미생물은 회수된 후, 그대로, 혹은, 생물적 및/또는 화학적으로 유기물을 가용화하거나 건조 등을 하거나 하는 것으로 사료, 비료, 고형 연료, 화학제품의 원료 등, 바이오매스 원료로서 이용할 수 있다.
개질 수단 4로는, 예를 들면, 등경유 수소화 탈황 장치, 감압 경유 수소화 탈유황 장치, 나프타 수소화 정제 장치, 중유 수소화 탈황 장치 등의, 수소 첨가 반응을 하는 수소화 탈황 장치를 들 수 있다. 그 중에서도, 등경유 수소화 탈황 장치를 이용하면, 경유나 제트 연료 등의 바이오 연료를 매우 적합하게 제조할 수 있다.
실시예
이하에, 본 발명과 관련되는 바이오 연료 제조 방법으로 대해서, 하나의 실시예를 나타내 구체적으로 설명한다.
이 실시예에서는, 광합성 미생물로서 유글레나를 이용했다.
우선, 배양조 내에 물을 저장해, 질소원, 인원, 미네랄 등의 영양 염류를 첨가한 개질 Cramer-Myers 배지((NH4)2HPO4 1.0g/L, KH2PO4 1.0g/L, MgSO4·7H2O 0.2g/L, CaCl2·2H2O 0.02g/L, Fe2(SO2)3·7 H2O 3mg/L, MnCl2·4H2O 1.8mg/L, CoSO4·7H2O 1.5mg/L, ZnSO4·7H2O 0.4mg/L, Na2MoO4·2H2O 0.2mg/L, CuSO4·5H2O 0.02g/L, 티아민 염산염(비타민 B1) 0.1mg/L, 시아노코발라민(비타민 B12), (pH3.5))를 조제했다.
조제한 배양액에 유글레나를 접종하고, 태양 광을 이용해 7일간 배양했다. 배양 기간 중의 배양액의 수온은, 29℃±3℃이었다. 배양조에는, 탄소원으로 이산화탄소 가스를 공급했다. 이산화탄소 가스를 공급하는 것으로 배양액의 pH는 산성이 되지만, pH유지 장치를 이용해 약 2~6의 산성으로 유지했다. 유글레나의 경우, pH는 2~4.5로 하는 것으로 다른 미생물이 증식하기 어려워져, 오염을 방지할 수 있었다.
배양액의 액 깊이는 50 cm이하로 했지만, 30 cm이하에 유지하는 것이 배양액 중의 교반에 의해 배양액의 상하의 교체가 일어나, 보다 효율적으로 광합성을 실시할 수 있었다. 배양조에서 증식한 유글레나를 포함한 배양액을 일정량 뽑아 내, 침강조로 보냈다. 유글레나는 물보다 비중이 무겁기 때문에, 침강조에서 자연 침강 해, 바닥에 침전했다. 침전 한 광합성 미생물을 일정량 원심분리기로 보내는 것과 동시에, 상등액을 배양조로 반송해, 다시 배양에 이용했다.
원심분리기로 보낸 유글레나를 포함한 농축 배양액을 원심분리했다. 보다 유글레나의 농도가 높은, 농축한 중액을 얻었다. 그 다음에, 농축한 중액은, 유지화단계에 보냈다. 원심분리기로 분리할 수 없었던 유그레나를 포함한 경액은, 배양조로 되돌려, 다시 배양에 이용했다.
유지화에서는, 중액을 혐기 조건하에서 유지하는 것으로 대사를 재촉해, 유지 함유율을 향상시켰다. 이 경우, 혐기 처리 온도는 25~40℃의 범위에서 행하고, 광합성하지 않도록 차광 한 조건하에서 행했다. 유지화에서는, 배양 후에 유지화를 실시했을 경우, 처리량이 많아지는 것과 동시에, 유글레나의 광합성으로 배출되는 산소에 의해 배양액 중의 용존 산소량이 많아지고, 게다가, 유글레나의 농도가 낮으므로, 호흡을 억제하기 위한 용존 산소 농도를 저하시키기까지 시간, 및 불활성 가스를 많이 필요로 했다. 이에 대해, 배양 후에 농축 처리를 더하는 것으로 유지화하는 처리량을 줄여, 배양액 중의 용존 산소량을 줄이는 것과 동시에, 배양액중의 유글레나의 농도를 높였기 때문에, 혐기 처리에 걸리는 시간, 및 불활성 가스량을 저감할 수 있었다.
그 다음에, 혐기 처리에 의해서 유지 함유율이 향상한 유글레나를, 폐열을 이용해 110℃, 120분간 건조했다.
헥산을 이용한 용매 유출법에 의해서, 건조한 유글레나의 건조물로부터 유지를 추출해, 유지와 탈지한 유글레나의 건조물을 분리하였다.
유지는, 등경유 수소화 탈황 장치에서 정제하여, 석유 대체 연료(바이오 연료)를 제조했다. 이러한 석유 대체 연료는, 탄소길이 14를 중심으로 하는 유지 조성인 것으로부터, 경유나 제트 연료로서 이용 가능한 것이 시사되었다.
한편, 탈지한 유글레나를 회수해, 바이오매스 원료로 사료나 비료나 화학원료로 이용할 수 있었다.
S1; 배양 공정
S12; 농축 공정
S2; 유지화 공정
S22; 건조 공정
S3; 추출 공정
S32; 회수 공정
S4; 개질 공정
A; 바이오 연료 제조 장치
1; 배양 수단
12; 농축 수단
14; pH유지 수단
2; 유지화 수단
22; 건조 수단
3; 추출 수단
4; 개질 수단
S12; 농축 공정
S2; 유지화 공정
S22; 건조 공정
S3; 추출 공정
S32; 회수 공정
S4; 개질 공정
A; 바이오 연료 제조 장치
1; 배양 수단
12; 농축 수단
14; pH유지 수단
2; 유지화 수단
22; 건조 수단
3; 추출 수단
4; 개질 수단
Claims (12)
- 세포 내에 유지 및 탄수화물을 축적하는 광합성 미생물을 배양액으로 배양하는 배양 공정,
상기 배양액으로 배양한 광합성 미생물의 세포 내에 축적된 탄수화물을 유지화 시키는 유지화 공정,
상기 광합성 미생물의 세포 내에서 유지를 추출하는 추출 공정, 및
상기 추출한 유지를 개질하는 개질 공정,
을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 연료 제조 방법. - 제 1항에 있어서, 상기 배양 공정과 상기 유지화 공정 사이에, 배양한 상기 배양액을 농축하는 농축 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 연료 제조 방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 농축 공정에 있어서 농축이, 침강 농축인 것을 특징으로 하는 바이오 연료 제조 방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 농축 공정에 있어서 농축이, 침강 농축과 이것에 이어 행해지는 원심분리에 의한 농축인 것을 특징으로 하는 바이오 연료 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 유지화 공정과 상기 추출 공정의 사이에, 배양한 상기 광합성 미생물을 포함한 상기 배양액을 건조하는 건조 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 연료 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 추출 공정 후, 유지를 추출해 탈지된 상기 광합성 미생물을 회수하는 회수공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 연료 제조 방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 침전 농축에서 얻어진 상등액을 상기 배양 공정에 이용하는 배양조로 반송하는 것을 특징으로 하는 바이오 연료 제조 방법.
- 제 4항에 있어서, 상기 원심분리에서 얻어진 경액을 상기 배양 공정에 이용하는 배양조로 반송하는 것을 특징으로 하는 바이오 연료 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 배양 공정은, 배양액 중의 공기 복기보다 높은 용존이산화탄소 농도로 상기 광합성 미생물의 배양을 실시하는 것을 특징으로 하는 바이오 연료 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 배양 공정에서 상기 배양액의 액 깊이를 50 cm이하로 하는 것을 특징으로 하는 바이오 연료 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 배양 공정에서 상기 배양액의 pH를 2~6으로 하는 것을 특징으로 하는 바이오 연료 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 유지화 공정을, 차광한 조건하에서, 25~40℃의 온도로 실시하는 것을 특징으로 하는 바이오 연료 제조 방법.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JPJP-P-2010-121042 | 2010-05-26 | ||
JP2010121042A JP2011246605A (ja) | 2010-05-26 | 2010-05-26 | バイオ燃料製造方法 |
PCT/JP2011/061998 WO2011148981A1 (ja) | 2010-05-26 | 2011-05-25 | バイオ燃料製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20130025908A true KR20130025908A (ko) | 2013-03-12 |
KR101462411B1 KR101462411B1 (ko) | 2014-11-17 |
Family
ID=45003970
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020127031418A KR101462411B1 (ko) | 2010-05-26 | 2011-05-25 | 바이오 연료 제조 방법 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8951773B2 (ko) |
EP (1) | EP2578689A4 (ko) |
JP (1) | JP2011246605A (ko) |
KR (1) | KR101462411B1 (ko) |
CN (1) | CN103003433B (ko) |
AU (1) | AU2011259331B2 (ko) |
BR (1) | BR112012029999A2 (ko) |
MY (1) | MY159579A (ko) |
WO (1) | WO2011148981A1 (ko) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
PL2586870T3 (pl) * | 2010-06-23 | 2017-05-31 | Bernard A. J. Stroïazzo-Mougin | Sposób wytwarzania surowego biooleju z mikroglonów |
JP5807947B2 (ja) * | 2011-03-07 | 2015-11-10 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | 炭化水素燃料の製造方法 |
MX2014004605A (es) * | 2011-10-28 | 2014-05-27 | Sapphire Energy Inc | Procesos para mejorar los aceites de algas y productos de los mismos. |
JP5833634B2 (ja) * | 2012-01-31 | 2015-12-16 | 株式会社ユーグレナ | 燃料油基材の製造方法 |
JP6060441B2 (ja) * | 2012-07-06 | 2017-01-18 | 株式会社ユーグレナ | 藻類含有組成物製造システム |
US9024096B2 (en) * | 2012-12-11 | 2015-05-05 | Lummus Technology Inc. | Conversion of triacylglycerides-containing oils |
JP6183825B2 (ja) * | 2013-03-04 | 2017-08-23 | 国立大学法人 東京大学 | 微細藻類培養液の濃縮方法および装置 |
JP6063362B2 (ja) * | 2013-09-10 | 2017-01-18 | 株式会社日立製作所 | 光合成微生物の分離システム及びその分離方法 |
CN104630065B (zh) * | 2013-11-14 | 2018-08-28 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种微藻养殖和废气脱硝的联合方法 |
JP6290639B2 (ja) * | 2014-01-31 | 2018-03-07 | 株式会社ユーグレナ | ユーグレナの培養方法及びその培養液 |
JP2016002004A (ja) * | 2014-06-13 | 2016-01-12 | 株式会社デンソー | 微細藻類の培養方法、微細藻類、及び油脂の製造方法 |
CN104445800B (zh) * | 2014-10-21 | 2016-06-01 | 南通大学 | 利用微藻耦合光生物反应器处理污水与生产柴油的方法 |
JP2016182063A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 国立大学法人 東京大学 | 培地及び強光阻害抑制方法 |
JP6031158B1 (ja) * | 2015-06-10 | 2016-11-24 | 株式会社ユーグレナ | ユーグレナの培養方法 |
JP6740590B2 (ja) * | 2015-10-23 | 2020-08-19 | 株式会社デンソー | 光合成微生物の培養装置及び培養方法 |
US9901606B2 (en) | 2016-06-09 | 2018-02-27 | Algaeon, Inc. | Euglena lysate composition |
EP3494093B1 (en) | 2016-08-19 | 2022-05-18 | Noblegen Inc. | Methods and uses of dissolved organic material fractions for binding metal ions |
CA3059271A1 (en) | 2017-04-07 | 2018-10-11 | Noblegen Inc. | Methods and uses of encapsulated exudates and dried euglena biomass for binding metal |
KR102612831B1 (ko) * | 2021-06-07 | 2023-12-13 | 한국지역난방공사 | 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59118090A (ja) * | 1982-12-22 | 1984-07-07 | Shozaburo Kitaoka | ロウ・エステル、高級脂肪アルコ−ルおよび高級脂肪酸の製造法 |
JPS61254193A (ja) * | 1985-05-07 | 1986-11-11 | Harima Chem Inc | 不飽和ワツクスエステルの製造方法 |
JPS63119409A (ja) * | 1986-11-08 | 1988-05-24 | Harima Chem Inc | 皮膚化粧料 |
JP3004509B2 (ja) * | 1993-09-27 | 2000-01-31 | 三菱重工業株式会社 | 微細藻からのエタノール製造方法及び装置 |
JP3468955B2 (ja) * | 1995-12-01 | 2003-11-25 | 三菱重工業株式会社 | 微細藻による乳酸の製造方法 |
JP3549444B2 (ja) * | 1998-07-28 | 2004-08-04 | 喜温 三浦 | 微生物による水素の生産方法 |
US9637714B2 (en) | 2006-12-28 | 2017-05-02 | Colorado State University Research Foundation | Diffuse light extended surface area water-supported photobioreactor |
MX2010006539A (es) * | 2007-12-11 | 2011-02-23 | Synthetic Genomics Inc | Secrecion de acidos grasos por parte de microorganismos fotosinteticos. |
JP2010057485A (ja) * | 2008-08-08 | 2010-03-18 | Mitsubishi Chemicals Corp | Co2固定化方法及びco2固定化用藻類培養装置 |
-
2010
- 2010-05-26 JP JP2010121042A patent/JP2011246605A/ja active Pending
-
2011
- 2011-05-25 WO PCT/JP2011/061998 patent/WO2011148981A1/ja active Application Filing
- 2011-05-25 EP EP11786680.6A patent/EP2578689A4/en not_active Withdrawn
- 2011-05-25 KR KR1020127031418A patent/KR101462411B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2011-05-25 CN CN201180025940.0A patent/CN103003433B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2011-05-25 MY MYPI2012005067A patent/MY159579A/en unknown
- 2011-05-25 BR BR112012029999A patent/BR112012029999A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2011-05-25 AU AU2011259331A patent/AU2011259331B2/en not_active Ceased
- 2011-05-25 US US13/699,780 patent/US8951773B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2578689A4 (en) | 2014-05-14 |
US8951773B2 (en) | 2015-02-10 |
CN103003433B (zh) | 2015-04-15 |
WO2011148981A1 (ja) | 2011-12-01 |
JP2011246605A (ja) | 2011-12-08 |
AU2011259331A1 (en) | 2012-12-20 |
CN103003433A (zh) | 2013-03-27 |
KR101462411B1 (ko) | 2014-11-17 |
MY159579A (en) | 2017-01-13 |
BR112012029999A2 (pt) | 2015-09-08 |
AU2011259331B2 (en) | 2013-12-05 |
US20130071889A1 (en) | 2013-03-21 |
EP2578689A1 (en) | 2013-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101462411B1 (ko) | 바이오 연료 제조 방법 | |
Sarwer et al. | Algal biomass valorization for biofuel production and carbon sequestration: a review | |
Cheah et al. | Microalgae cultivation in palm oil mill effluent (POME) for lipid production and pollutants removal | |
Tan et al. | Cultivation of microalgae for biodiesel production: a review on upstream and downstream processing | |
Bharathiraja et al. | Aquatic biomass (algae) as a future feed stock for bio-refineries: A review on cultivation, processing and products | |
Wang et al. | Prospects for commercial production of diatoms | |
Cuellar-Bermudez et al. | Photosynthetic bioenergy utilizing CO2: an approach on flue gases utilization for third generation biofuels | |
Milano et al. | Microalgae biofuels as an alternative to fossil fuel for power generation | |
Lam et al. | Microalgae biofuels: a critical review of issues, problems and the way forward | |
Razzak et al. | Integrated CO2 capture, wastewater treatment and biofuel production by microalgae culturing—a review | |
Kiran et al. | Perspectives of microalgal biofuels as a renewable source of energy | |
Chen et al. | Review of biological and engineering aspects of algae to fuels approach | |
Craggs et al. | Algal biofuels from wastewater treatment high rate algal ponds | |
Schenk et al. | Second generation biofuels: high-efficiency microalgae for biodiesel production | |
Demirbas | Use of algae as biofuel sources | |
Packer | Algal capture of carbon dioxide; biomass generation as a tool for greenhouse gas mitigation with reference to New Zealand energy strategy and policy | |
ES2421355T3 (es) | Procedimiento para la producción de bioproductos | |
CN105713950A (zh) | 一种利用烟气生产微藻油脂的方法 | |
Cuellar-Bermudez et al. | Algae biofuels production processes, carbon dioxide fixation and biorefinery concept | |
JP6183825B2 (ja) | 微細藻類培養液の濃縮方法および装置 | |
Bajpai | Third Generation Biofuels | |
Shokravi et al. | Algal biofuel: a promising alternative for fossil fuel | |
Rahimpour et al. | Integration of microalgae into an existing biofuel industry | |
Pandey et al. | Carbon dioxide fixation and lipid storage of Scenedesmus sp. ASK22: A sustainable approach for biofuel production and waste remediation | |
Li et al. | Algae for biofuels |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170907 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |