In this work, subabul wood biomass was used to prepare carbon adsorbents by physical and chemical activation methods at various carbonization temperatures. The properties of the carbon adsorbents were estimated through characterization techniques such as X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, X–ray photo electron spectroscopy, laser Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, CHNS-elemental analysis and N2 adsorption studies. Subabul-derived carbon adsorbents were used for CO2 capture in the temperature range of 25–70 °C. A detailed adsorption kinetic study was also carried out. The characterization results indicated that these carbons contain high surface area with microporosity. Surface properties were depended on treatment method and carbonization temperature. Among the carbons, the carbon prepared after treatment of H3PO4 and carbonization at 800 °C exhibited high adsorption capacity of 4.52 m.mol/g at 25 °C. The reason for high adsorption capacity of the adsorbents was explained based on their physicochemical characteristics. The adsorbents showed easy desorption and recyclability up to ten cycle with consistent activity.

본 연구에서는 바이오매스 폐기물인 Corynebacterium glutamium을 Alg를 이용한 고정화와 PEI 표면개질 과정을 통하여 유해 미세조류인 Microcystis aeruginosa를 제거할 수 있는 흡착소재인 PEI-AlgBF를 개발하였다. 녹조의 발생단계에 상관없이 PEI-AlgBF는 수계로부터 M. aeruginosa를 성공적으로 제거할 수 있었으며 유해조류 제거과정에서 M. aeruginosa 세포의 파괴를 유발하지 않았다. 흡착소재의 표면적은 M. aeruginosa의 제거효율에 매우 큰 영향을 주는 주요인자로 확인할 수 있었다. PEI-AlgBF를 사용한 M. aeruginosa 흡착/제거 방식은 기존 기술에 비하여 환경영 향성이 낮기 때문에 보다 안전하고 안정적인 유해조류의 제어 방식이 될 것이다.

Energy is a major input for overall socio-economic development. With fossil fuels expected to get exhausted in another 40 years or so, renewable sources of energy have emerged as an alternative to fossil fuels. India with an area of almost 328 million hectares is the 7th largest country in the world producing 450-500 million tonnes of biomass per year as per EAI. As per a recent report almost 200 million tonnes of household and agro processing waste annually generated in India are disposed-off in a dispersed manner. Also, there are about 63 million ha waste land in the country, out of which about 40 million ha area can be developed for use. Additionally Urban, municipal and industrial wastes alone have a roughly 1700 MW potential of cheap and affordable power generation. The research work illustrates a specific case for North East India as to how this can be achieved through an innovative entrepreneurial approach for generation of green energy from biomass waste.

Four activated carbons were produced by two-stage process as followings; semi-carbonization of indigenous biomass waste, i.e. cotton stalks, followed by chemical activation with KOH under various activation temperatures and chemical ratios of KOH to semi-carbonized cotton stalks (CCS). The surface area, total pore volume and average pore diameter were evaluated by N2-adsorption at 77 K. The surface morphology and oxygen functional groups were determined by SEM and FTIR, respectively. Batch equilibrium and kinetic studies were carried out by using a basic dye, methylene blue as a probe molecule to evaluate the adsorption capacity and mechanism over the produced carbons. The obtained activated carbon (CCS-1K800) exhibited highly microporous structure with high surface area of 950 m2/g, total pore volume of 0.423 cm3/g and average pore diameter of 17.8 a. The isotherm data fitted well to the Langmuir isotherm with monolayer adsorption capacity of 222 mg/g for CCS-1K800. The kinetic data obtained at different concentrations were analyzed using a pseudo-first-order, pseudo-second-order and intraparticle diffusion equations. The pseudo-second-order model fitted better for kinetic removal of MB dye. The results indicate that such laboratory carbons could be employed as low cost alternative to commercial carbons in wastewater treatment.

Biomass as a renewable energy source has several limitations in terms of the potential for steady supply and its thermal characteristics. This study conducted a thermal weight change analysis and determined its kinetics to address this problem. Sawdust was chosen as the biomass, and PE and PP were the plastics used. Based on the result of thermogravimetric analysis (TGA), the kinetic characteristics were analyzed using Kissinger, Ozawa, and Friedman methods, which are the most common methods used to obtain reaction coefficients and activation energy. The methods used to determine the thermal degradation kinetics were considered feasible for evaluating the pyrolytic behavior of the materials tested. The experimental results of this study provided insights into mixed biomass/plastics pyrolysis kinetics and their optimal operation conditions.

바이오차는 바이오매스를 고온에서 열분해하여 생성되는 탄화물로써, 공기 중 이산화탄소가 바이오매스를 거쳐 탄소 형태로 바이오차로 전환된 것을 저장할 경우, 지구 탄소 사이클의 일부를 고정하는 효과가 있다. 이처럼 저감할 수 있는 온실가스의 양을 이산화탄소로 환산할 경우, 연간 1.0~1.8Gt CO2에 달한다고 보고된 바있다. IEA는 2050년까지 세계 전력 소비량의 7.5%를 바이오에너지로 공급하겠다는 로드맵을 수립한 바 있다. 바이오차는 탄소로 구성된 고체물질로 다양한 분야에 활용될 수 있는데 본 연구에서는 매년 전정되어지는 과수 전정지와 도정과정에서 나오는 왕겨 등의 농업부산물, 가지치기나 간벌재 등의 임업부산물을 바이오차로 제조하는 방법에 대하여 연구하였다. 이를 이용해서 수질정화, 공기정화, 캐퍼시터 등에 활용할 수 있는데 이를 위해서는 활성화 단계를 거쳐 활성탄을 제조할 필요가 있다. 본 연구에서는 다양한 바이오매스 유래의 바이오차를 이용하여 비표면적이 넓은 활성탄 제조방법에 대해 연구하였다.

산업의 발전과 경제규모의 팽창에 따라 에너지소비가 크게 증가되는 가운데 대기오염물질배출이 크게 늘어나면서 심각한 환경문제를 야기하고 있다. 이중에서 황화수소(H2S)는 계란 썩는 냄새가 나는 무색의 유독한 기체로서 인체의 위장이나 폐에 흡수되어 질식, 폐 질환, 신경중추마비 등을 발생시키고 있다. H2S 가스는 폐기물 매립장, 석유 정제업, 펄프공업, 도시가스 제조업, 암모니아공업, 하수처리장 등 다양한 곳에서 발생하고 있으며, 이를 처리하기 위하여 심냉법, 흡수법, 막분리법, 흡착법 등 여러 가지 처리방법이 제시되었다. 본 연구에서는 실험실규모의 장치를 이용하여 바이오매스 부산물을 활용한 악취저감용 흡착소재개발을 위해 밤껍질을 대상으로 탄화, 스팀활성처리등의 과정을 거쳐 흡착제를 제조하였으며, BET분석, SEM등을 이용한 물성분석, 회분식의 흡착평형실험, 악취 모니터링실험을 통한 흡착특성을 고찰하였다. 실험결과, 밤껍질을 활용하여 탄화 및 활성처리과정을 거치면서 얻을 수 있는 흡착제의 수율은 15∼20%에 해당되는 것으로 밝혀졌다. 또한, 밤껍질부산물은 스팀을 이용한 활성처리 과정에서 온도가 증가할수록. 시간이 증가할수록 스팀-탄소 화학반응에 의해 내부기공이 커지면서 비표면적이 증가되는 것으로 밝혀졌다. 아울러, 밤껍질부산물을 소재로한 흡착제의 황화수소 평형흡착능과 파과성능은 활성탄대비 비교적 우수한 성능을 보임으로써, 악취제거용 흡착소재로 활용성이 클 것으로 예상되었다.

우리나라는 2030년까지 모든 경제분야에 걸쳐 온실가스 배출을 약 37% 감축할 계획을 UNFCCC에 제출하였으며 이에 따라 보다 정확한 온실가스 배출량을 산정하는 것이 중요하다. 국내 발생되는 폐기물의 매립 억제정책으로 인해 폐기물의 재활용율은 향상되고 있지만 소각비율 또한 증가될 수 있다. 따라서 소각시설에서 배출되는 가스물질의 안정적인 관리가 요구되는 실정이다. 본 연구에서는 국내 생활폐기물 소각시설 3개소(4호기) 및 사업장폐기물 소각시설 6개소(8호기)를 대상으로 연소 후 최종 배출되는 가스성분을 분석･포집하였다. 가스상 물질을 안정적으로 포집하기 위하여 가스샘플링장치를 설계･제작하여 적용하였으며, 보다 신뢰성 있는 시료채취를 위하여 3시간, 6시간, 24시간 단위로 각각 포집하여 결과값을 비교하였다. 분석대상 물질은 CO, NOx, SOx 그리고 CO2 였으며 포집한 기체시료 중 14C 분석을 통해 바이오매스량을 구하였다. 명확한 바이오매스량을 분석하기 위하여 탄소동위원소를 이용한 가속기 질량분석기(Accelerator Mass Spectrometry)를 이용하였으며 바이오매스량을 제외한 총 온실가스배출량을 구하였다.

폐 바이오매스의 열 화학적 전환 공정 중 하나인 급속열분해 공정은 공정변수에 따라 열분해 생성물의 수율 및 특성이 변화한다. 급속 열분해 반응이 이루어지는 반응기는 전체 급속 열분해 공정의 핵심이며, 폐 바이오매스의 급속열분해 반응을 위해서는 1,000~10,000℃/s의 빠른 열전달 속도, 500℃의 열분해 반응온도, 1~2초이내의 열분해 생성물 체류시간이 요구된다. 따라서 이를 실현하기 위한 급속열분해 반응기 개발에 많은 연구가 진행되었다. 현재 개발되어 사용 중인 대표적인 급속열분해 반응기는 기포 유동층, 순환유동층, 분사층, Augur형, 융해열분해, 진공열분해 등의 반응기가 있다. 이중 분사층 반응기는 기체-고체 간의 열 및 물질전달이 우수하고, dilute spouted bed regime 에서는 반응기 내 열분해 가스의 체류시간이 짧아 오일의 수율을 기존 유동층 반응기 보다 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 분사층 급속열분해 반응기 내 폐 바이오매스의 급속 열분해 반응은 기체-고체간의 수력학적 특성과 열전달 특성에 영향을 받는다. 따라서 분사층 급속열분해 반응기의 최적 설계와 운전을 위해서는 반응기 내 수력학적 특성과 열전달 특성에 대한 정보가 필요하다. 그러나 현재까지 분사층의 운전조건에 따른 분사층 내 열전달 특성에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 분사층 내 열전달 특성 연구를 위하여 열전달 센서를 설계/제작하였으며, 제작된 열전달 센서를 통하여 분사층내 기체-고체간의 열전달 특성을 측정하였다. 분사층 내 기체-고체간의 열전달 실험은 공탑 속도, Geldart 입자분류, bed 높이를 실험변수로 하여 실험을 수행하였으며, 실험을 통하여 실험변수에 따른 분사층 내 기체-고체간의 열전달 계수의 변화를 연구하였다.

우리나라는 2030년 까지 모든 경제분야에 걸쳐 온실가스 배출을 약 37% 감축할 계획을 UNFCCC에 제출하였다. 이에 따라 온실가스 감축목표를 설정하고 부문별･업종별 배출권 할당량을 결정하고 있다. 따라서 보다 정확한 온실가스 배출량을 산정하는 것이 중요하며 현재는 배출활동별 온실가스 배출량 세부산정방법과 기준을 Tier 1, 2, 3, 4로 마련하여 관리하고 있다. 활동자료와 배출계수로 계산하는 Tier 1~3 기준에는 화석탄소함량(FCF)을 적용하여 폐기물에 포함된 바이오매스의 비율이 제외될 수 있는 반면, 소각시설에서 발생하는 배출가스 중의 온실가스를 직접적으로 측정하는 Tier 4(연속측정법)에서는 총 CO2만 측정 가능하기 때문에 온실가스 중의 바이오매스량을 제외하기 위해서는 화석연료 기원물질에 의한 배출량과 바이오매스 기원물질에 의한 배출량 구분이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 생활폐기물 소각시설과 사업장폐기물 소각시설 각각에서 연소 후 배출되는 가스를 가스샘플링장치를 이용하여 포집하였으며, 포집한 가스성분과 CO2 중의 바이오매스 기원물질량을 확인하였다. 기체시료 중의 바이오매스량을 측정분석하기 위해서 탄소동위원소를 이용한 가속기 질량분석기(Accelerator Mass Spectrometry)를 이용하였으며 보다 명확한 온실가스배출량 산정을 위한 기초자료로 활용하고자 한다.

Recently, it is a critical issue for Korea that Metropolitan Landfill site life extension was in crisis contrast for localresidents and local governments. In Europe and Japan, the generation of waste and landfills were suppressed and theyintroduced the MBT facility in order to increase the recycling and energy recovery. In this study, the process of domesticMBT facilities were evaluated by the physical and chemical composition, calorific value and biomass content, the aerobicbiodegradation of biodegradable waste by comparing and analyzing each step through the evaluation. Both organic residuesand inorganic residues carbon content discharged from the MBT analysis, moisture content, calorific value of residues didnot meet solid refuse fuels quality standards. While the biomass content and aerobic biodegradation higher than standardbiodegradable waste landfill in Europe. Biodegradable organic residue selected from domestic solid fuel manufacturingfacility is expected to be able to manage through the biomass content and biological stability analysis. Based on the resultsof future research it is needed to review the criteria and additional landfill energy recovery by incineration residues.

Forest waste was interested as biomass to produce new renewable energy among various materials. To find appropriate conditions of the bio-ethanol production, acid hydrolysis and glucose fermentation experiments were conducted under various conditions. The acid-hydrolysis experiment results show that yield of glucose were increased as raise of temperature, acid concentration and reaction time. As a result, the optimal conditions for producing glucose from forest waste was under 110oC, 35%, and 100 min, respectively. The yield of glucose, which was generated from acid-hydrolysis experiment, was 2.419 mg/g·g from softwood and was 1.192 mg/g·g from hardwood. Also, it was investigated that acetic acid was more efficient than sulfuric acid for acid-hydrolysis process.

In order to obtain the optimal design of a char removal cyclone, the effect of the vortex finder height and inlet shapeon its performance are numerically carried out. The pressure drop and collection efficiency are calculated for four differentcyclones with different vortex finder heights and inlet shapes. To validate the present numerical process, the calculatedpressure drops for two types of cyclones are compared with experimental results and the results show a good agreementbetween experimental and numerical results. From the results, increasing the height of the vortex finder, the collectionefficiency is increased. As for cyclone inlet shapes, the tangential one is characterized by lower efficiency compared withthe volute counterpart. The current result can be used for the design of cyclones with high collection efficiency, especiallyfor removing tiny char which is generated during fast pyrolysis process of waste biomass.

In the present study, lab-scale fast pyrolysis reactor (1kg/hr) using lignocellulosic waste biomass was numerically modeledwith various reaction mechanism and the calculation results were compared. Three kinds of reaction mechanisms were appliedsuch as three-step mechanism, two-stage, semi global mechanism and Broido-Shafizadeh mechanism to simulate chemicalreactions in the fast pyrolysis reactor. The fast pyrolysis reactor was modeled as function of mass fraction and reactiontemperature following each reaction mechanism. Especially, the reaction temperature is one of important factors to determinebio-oil yield. Hence, in this study, reaction rates and yield of fast pyrolysis products were compared with varying reactiontemperature for the three kinds of reaction mechanism. The variation of reaction rate for two-stage, semi global mechanismand Broido-Shafizadeh mechanism showed very similar pattern but, three-step mechanism has different trend because theeffect of secondary reaction was missing. The yield of tar was increased before reaching maximum tar yield at 430oC and520oC for two-stage, semi global mechanism and Broido-Shafizadeh mechanism, respectively then decreased as temperaturerises more. But, the yield of tar was increased continuously for three-step mechanism as temperature rises. The yield of non-condensable gas and char was increased as temperature rises for three kinds of reaction mechanisms.