현대의 경제적인 번영과 함께 가축 및 유제품에 대한 전 세계적인 수요는 지속하여 증가해왔다. 이에 가축의 광대한 수요는 환경문제를 일으키지 않는 가축 분뇨 처리에 대한 많은 걱정을 불러 일으켰다. 가축 분뇨의 탄소 중립성 때문에 가축 분뇨가 재생 가능한 탄소 원으로서 고려할 때 바이오 연료의 원료로서 가축 분뇨를 이용하는 것은 친환경 적이고 에너지 회수에 있어 지속 가능한 방법이다. 그러므로 가축 분뇨를 처리하는 친환경적이고 효과적인 기술을 고안하는 것은 중요하다. 이러한 관점에서 이산화탄소를 이용한 바이오매스의 열분해가 연구되어져 왔고 이산화탄소가 바이오매스 열분해의 열효율을 증대시킨다는 것이 밝혀졌다. 본 연구는 에너지 회수 뿐 만 아니라 벤젠 유도체의 형성 저감의 관점에서 우분의 열적 분해 동안에 이산화탄소의 역할에 대한 이해에 대하여 주로 다루고 있다. 우선 우분의 열중량분석을 통해 질소와 이산화탄소 조건에서 열적 분해특성을 알아보기 위하여 수행되어졌다. 다음으로 반응 열화학 공정에서 매개체로서 이산화탄소의 도입은 질소대비 일산화탄소의 농도가 향상되었다. 이러한 결과는 이산화탄소에 의해 향상된 열분해로부터 유도되어진 휘발성 유기물질들과 이산화탄소의 직접 반응하는 열적 분해로부터 초래 되었다. 게다가 열분해로부터 발생되어진 타르에서 벤젠 유도체들의 양은 열분해 매개체로서 질소 대신에 이산화탄소를 사용할 때 감소되어졌다. 이러한 연구의 결과는 전통적인 열화학 공정들보다 더 향상된 에너지 회수를 보이고 더 적은 오염 물질들을 방출하는 새로운 방식의 지속가능한 가축 분뇨 처리 방법임을 제시한다.

The objective of this RDA-ARS cooperative study is to develop a biochar odor removal system to reduce swine odor from deep-pit swine farm. This study is divided into two phases: The first phase determines the swine odor removal potential of biochar made from various feedstocks and thermal processing conditions using a laboratory-scale biochar sorption column system. The second phase determines the effectiveness of a pilot-scale biochar swine odor removal system. It consists of designing and fabrication of a prototype, and installation of the prototype in a selected Korean swine farm. The effectiveness of the on-farm, pilot-scale biochar odor removal prototype will be determined by comparing influent and effluent odorant concentrations. Pine, oak, solid-separated swine manure, coconut shell, and poultry litter were selected as biomass feedstocks for producing biochar. Pellets of these biomass feedstocks were pyrolyzed at 350℃ and 500℃ using a Lindburg electric box furnace equipped with a gas tight retort. Some of these were also partially activated with steam at 700℃. In addition, Korean swine manure compost and imported coconut shell char were steam activated using a commercial rotary kiln system in Korea. All biochar samples were analyzed for their elemental compositions, volatile matter, fixed carbon, ash contents, size, density, and surface area. Selected odorous volatile organic compounds (VOCs) were pre-concentrated using preconditioned stainless steel sorbent tubes filled with Tenax TA® sorbent. The odorants captured by the sorbent tubes were then analyzed using a thermal desorption-gas chromatography-mass spectrometry system. For the laboratory sorption experiments, fresh manure samples from finishing swine farms with flushed (North Carolina) and deep-pit (Kentucky) manure management systems were collected from commercial swine farms in the U.S.