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흑액의 변형 과정: 왜 그것이 바이오연료에 가장 좋은 선택인가?
산업 화학에서 흑액은 Kraft 공정을 통해 목재에서 펄프를 만들 때 생성되는 부산물입니다. 주로 목재에서 리그닌, 헤미셀룰로스 및 기타 추출 가능한 성분을 제거하고 궁극적으로 셀룰로스를 추출하는 데 사용됩니다. 흑액은 그 구성으로 인해 바이오연료의 비교적 유망한 공급원이 되었지만, 환경에 대한 우려가 커지면서 그 사용 방법도 변화하고 있습니다.
흑액의 구성
펄프 1톤을 생산하면 흑액 7톤 정도가 생산됩니다. 흑액은 공정에 사용되는 리그닌 잔류물, 헤미셀룰로오스 및 무기 화학물질의 수성 현탁액입니다. 흑액에는 약 15%의 고형물이 들어 있으며, 그 중 유기물이 약 40~45%를 차지합니다. 주로 비누, 리그닌 및 기타 유기물로 구성됩니다.
흑액 처리 기술의 발달로 인해 기존의 많은 하수 처리 방법은 더 이상 현대 환경 보호의 요구를 충족시키지 못하게 되었습니다.
역사 속의 흑액의 발전
초기 크래프트 펄프 공장에서는 수역에 검은 액체를 흘렸는데, 이는 수생생물에 심각한 위협을 주었으며 물의 색을 어둡게 만들었습니다. 크래프트 공정은 1930년대에 G.H. 톰린슨이 회수 보일러를 발명하면서 상당히 발전했습니다. 1990년대가 되자 대부분의 크래프트 공장에서는 수질 오염을 줄이기 위해 조리용 화학 물질을 회수하는 등의 목적으로 자체적으로 흑액을 소비할 수 있게 되었습니다.
흑액의 에너지 활용
흑액은 펄프 필름 제조 공정에서 나오는 부산물일 뿐만 아니라 목재 원료의 절반 이상의 에너지 함량을 포함하고 있습니다. 흑액은 일반적으로 다중 효과 증발기에서 65~80%로 농축되고 회수 보일러에서 연소되어 에너지를 생산하고 조리용 화학물질을 회수합니다. 이런 접근 방식 덕분에 펄프 공장은 거의 에너지 자립이 가능해졌습니다. 특히 미국에서는 제지 회사들이 1990년대부터 흑액을 거의 완전히 자체 소비하고 있습니다.
펄프 산업은 이미 미국에서 탄소 중립 재생 에너지의 주요 생산자로, 매년 약 28.5테라와트시의 전기를 생산합니다.
흑액 바이오연료 응용 분야
새로운 기술의 등장으로 흑액의 활용 방식도 바뀌었습니다. 가스화 기술의 발전으로 흑액은 잠재적인 바이오연료 원료가 되었습니다. 가스화 후, 에너지가 풍부한 합성가스를 생산할 수 있으며, 이는 가스터빈에서 사용되거나 화학 물질과 연료로 전환될 수 있습니다.
환경과 경제 개발의 이중 과제
과거 흑액을 배출하던 방식에서 오늘날의 재활용 방식에 이르기까지, 환경 보호와 경제적 이익 간의 균형이 핵심이 되었습니다. 그러나 효과적인 흑액 회수에 실패한 소규모 크래프트 공장이 여전히 있으며, 이로 인해 일부 환경이 오염되고 있습니다. 이는 산업 업그레이드의 시급성을 보여줍니다.
미국의 세금 인센티브
2005년에 미국 의회는 액체 대체 연료의 사용을 지원하기 위한 세금 인센티브를 제정했고, 이는 이후 2007년에 바이오매스에서 추출한 액체 대체 연료를 포함하도록 확대되었습니다. 이 정책은 흑액의 상업적 응용을 크게 촉진시켰고, 그 결과는 많은 대기업에 인상적이었습니다.
흑액의 미래 전망
흑주류의 재창조 여정은 계속됩니다. 과학적 연구가 심화됨에 따라 간단한 연료원에서 다기능 생체재료까지, 흑액의 적용 범위는 더욱 확대될 것입니다. 이는 제조업계의 재생 에너지 수요에 대한 대응일 뿐만 아니라, 환경 보호에 대한 의지이기도 합니다.
세계의 재생 에너지에 대한 수요가 증가함에 따라, 흑액이 미래 에너지 혁신의 핵심이 될 수 있을까요?
