자기열재생 (自己熱再生, Self-Heat Recuperation)에 의한 바이오에탄올 생산원가 절감에의 기대

堤 센터장 (교수)

 도쿄대학 생산기술연구소는 2012년 2월 2일 기자회견을 열어, 당 연구소 소속 에너지공학제휴연구센타 (Collaborative Research Center for Energy Engineering)의 센타장인 堤 (Tsutsumi)교수팀이 독자적으로 구축한 '자기열재생이론'에 기반을 둔 프로세스 디자인을 新日鉄(Nippon steel) 엔지니어링과 공동으로 바이오에탄올증류 프로세스 (pilot scale)에 적용한 결과 기존 증류시스템의 약 1/7의 에너지소비로 바이오에탄올 분리 및 농축에 성공하였다고  보고하였습니다. 이 프로젝트는 이전 게시물에도 소개되었던 NEDO의 '셀룰로오스계 에탄올 혁신적생산 시스템개발사업'의 일환으로 진행되었습니다.  (소개자료는 여기에)



 실제로 에탄올의 분리 및 농축은 바이오에탄올 생산에 소비되는 에너지의 약 60-70%를 차지하고 있어 바이오에탄올 생산의 상용화에 큰 걸림돌이 되어왔습니다. 기존 증류법을 탈피하고자 membrane 혹은 흡착제를 이용한 분리 및 농축에 관한 연구도 최근 활발히 이루어지고 있습니다만, 발효액 중 수 %에 불과한 에탄올을 분리 및 농축하는데 소모되는 에너지는 공비증류와 크게 다르지 않다는 분석도 있습니다. 지금까지의 대부분의 바이오에탄올 생산 프로세스의 경제성 분석이 기존의 공비증류 및 열회수 시스템을 중심으로 이루어져왔기때문에 바이오에탄올 상용화 전망이 그리 밝지는 못했으나, 이 자기열재생이론에 기초한 Tsutsumi교수팀의 바이오에탄올 분리 및 농축 프로세스는 바이오에탄올 상용화에 큰 기여를 할 것으로 생각됩니다. (자기열재생에 기반을 둔 프로세스 디자인관련 학술자료는 여기에) 

Scooped by Seo, Dong-June  (도쿄대학 생산기술연구소)

일본 신에너지 산업기술총합개발기구 (NEDO)에 대해 소개합니다.

NEDO (New Energy and Industrial technology Development Organization)는 신에너지·산업기술총합개발기구로 산(産)-학(学)-관(官) 연계로 프로젝트로 통해 에너지 및 환경문제의 해결과 일본산업기술의 국제 경쟁력 강화를 도모하고자 설치된 독립행정법인입니다.



다음 페이지에서는 그간 NEDO프로젝트의 경과를 확인하실 수 있습니다.
http://www.nedo.go.jp/ugoki/201203.html

NEDO가 그럼 어떤 분야의 사업을 진행하고 있는지 소개하겠습니다.

技術・事業分野	サブカテゴリ
■エネルギー・環境技術
・エネルギー	太陽光・太陽熱	風力
	バイオマス	燃料電池・水素利用
	省エネルギー	スマートコミュニティ
	蓄電池	フィールドテスト
	導入普及	石炭資源開発
・環境	3R・水循環	フロン対策
	環境化学	クリーンコール
■産業技術
・電子・情報	半導体	ストレージ・メモリ
	コンピュータ	ネットワーク
	ユーザビリティ
・バイオテクノロジー・医療技術	健康バイオ（創薬）	医療技術
	グリーンバイオ
・機械システム	ロボット	MEMS、レーザー
	航空宇宙	福祉用具
・ナノテクノロジー・材料	材料・部材	エネルギー・資源・環境
	情報通信
■国際実証・連携
■京都メカニズム
■分野横断的公募事業
■産学連携・人材育成
■調査等その他事業	調査	招へい事業
	石炭経過業務

*각 카테고리를 클릭하시면 해당 페이지로 들어가실 수 있습니다. (구글번역기능활용가능)

 제 전공이 바이오매스다 보니 바이오매스에 관해 이야기를 하자면 바이오매스 프로젝트중에는 "셀룰로오스계 에탄올 혁신적생산시스템 개발사업"이 진행중에 있습니다.
리터당 에탄올 생산비용 40엔을 목표로 2009년에서 2013년까지 진행됩니다. 2011년 예산이 24.2억엔으로 매우 큰 연구개발 프로젝트이며 2010년에는 24건의 특허, 9편의 논문이 발표되었습니다.

현재 이 프로젝트에는 바이오리파이너리 요소기술 (즉, 효소개발기술, 당화기술,발효기술, 전처리기술, 정제분리기술)의 전문가들이 참여중에 있습니다.

NEDO 소개는 이쯤에서 그만하고 여담입니다만,

제가 블로그에 소개시켜놓은 셀룰로오스계 바이오에탄올 제조기술이라는 책의 많은 저자들이 이 프로젝트에 참여하고 있습니다.이 책을 감수한 고베대학의 콘도교수가 대표적입니다.
콘도교수는 biotechnology를 기반으로 셀룰로오스계 에탄올 생산에 적합한 효모등을 개발해내고 있습니다. 바이오에탄올 발효기술에 관해 관심있으시다면 이연구실을 방문해 보심을 추천드립니다. 2012년이 아직 4월도 안됐는데 발표된 논문이 27편이군요...^^;
그만큼 많은 연구진들이 활발하게 연구하고 있다는 증거겠지요.
 http://www2.kobe-u.ac.jp/~akondo/member.html (고베대학 콘도아키히코 연구실)

또 제가 소개드리고 싶은 연구자는 도쿄대학교 농생명과학연구과의 이가라시 키요히코 준교수입니다. 이분 또한 제가 소개드린책의 저자이기도 합니다. 이분은 셀룰라아제 중 특정 효소의 반응을 초고속 AFM으로 직접관찰하여 효소반응저해 메커니즘을 규명하신 분입니다. 이 결과는 2011년 Science에 발표되었습니다.
http://www.sciencemag.org/content/333/6047/1279.abstract

Scooped by Seo, Dong-June (도쿄대학교 생산기술연구소)

셀룰로오스계 바이오에탄올 제조기술

제목: 셀룰오스계 바이오에탄올 제조기술 -식량위기회피를 위한-

감수: 近藤　昭彦（콘도 아키히코, 고베대학）植田　充美（우에다 미츠요시, 교토대학）

저자: 일본 각대학 전문가 64명

발행: NTS 

발행일: 2010/3

목차

제1편 각종셀룰로오스원료에서 부터의 바이오에탄올제조기술과 과제

제1장: 비식량계.셀룰로오스원료로부터의 바이오에탄올 제조기술에 있어서의 현상과 과제

제2장: 에너지작물개발을 위한 벼(稲)과 초목류자원식물의 평가와 실용화 과제

제3장: 해수.담수권유래식물을 원료로한 바이오에탄올의 생산기술

제4장: 농산폐기물을 원료로한 바이오에탄올 생산기술개발

제5장: Arming효모를 이용한 셀룰로오스원료 (폐지등)으로부터의 에탄올 생산

제6장: 음식폐기물을 이용한 바이오에탄올 생산기술

제7장: 리그노셀룰로오스의 종합적이용법과 각단계에서의 기술과제

제2편 전처리및 당화기술

제1장: 셀룰로오스계 바이오매스의 고효율효소당화를 위한 전처리기술

제2장: 전처리및 당화의 평가와 프로세스 최적화

제3장: 분쇄처리를 이용한 효소당화전처리기술

제4장: 고온. 고압수를 이용한 바이오매스 전처리기술

제5장: 백색부후균의 특이적 리그닌분해능을 이용한 목질바이오매스의 효소당화 전처리

제6장: 이온액체를 이용한 셀룰로오스계 바이오매스의 전처리법

제7장: 탄소고체촉매를 이용한 전처리기술

제8장: 바이오매스분해관련 효소

제9장: 비식량계 바이오매스의 당화기술 및 당화효소의 현상과 과제

제10장: 곰팡이의 전사인자 (transcription factor) 공학기술과 신규전처리기술을 결합한 eucalyptus 수피 (bark) 당화의 가능성 

제11장: Designable cellulosome에 의한 바이오매스 처리기술

제12장: 호열혐기성세균이 생산하는 cellulosome의 이용과 에탄올변환 

제3편 발효기술

제1장: 제2세대 바이오에탄올의 효율적 생산 -CBP법의 전개
제2장: 청주양조기술을 이용한 셀룰로오스원료로 부터의 에탄올발효기술의 전개
제3장: 신규발효세균을 이용한 바이오에탄올연속발효 프로세스의 구축
제4장: 내열성효모에 의한 고온에탄올발효시스템의 개발
제5장: 소프트바이오매스를 원료로한 코리네형세균에 의한 혼합당 동시변환 에탄올제조기술
제6장: 내열성효모에의한 바이오에탄올생산기술

제4편 농축. 분리기술및 후처리기술
제1장: 에너지 절약형 차세대 증류시스템의 개발
제2장: 제올라이트막을 이용한 에탄올농축기술
제3장: 초음파무화(霧化)분리를 이용한 휘발성성분의 농축분리
제4장: 각종증류폐액의 메탄발효에 의한 처리 및 열회수

제5편 과제와 전망

제1장: 국내외에서 도입이 진행되고있는 바이오에탄올과 이후의 과제
제2장: 자동차산업의 바이오연료에의 기대와 전망
제3장: 일본이 리드하고 있는 biorefinery

특징: 마치 일본 biorefinery분야의 올스타를 모아놓은 듯한 구성! 전처리-당화-발효-정제-후처리분야의 핫이슈를을 잘 다루고 있다. 

Scooped by Seo, Dong-June (도쿄대학교 생산기술연구소)