강원지역 폐옥수수대로부터 바이오에탄올 생산을 위한 전처리 방법 개발

Pretreatment of Wasted Corn Stalk from Gangwon Province for Bioethanol Production

강원도에서 확보한 폐옥수수대는 글루칸 44.6 %, 자일란 23.8 %, 리그닌 23.8 %, 회분 4.5 %, 기타8.1 %로 이루어져 있다. 묽은 황산을 이용한 전처리 공정을 통계적 방법인 완전요인배치으로 분석한결과 온도가 가장 중요한 변수로 나타났으며 자일로스 수율 기준으로 처리 시간과 농도에 비해 각각 3.5배와 3.2배 큰 영향력을 보여주었다. 포도당 수율에 대해서도 온도의 영향력이 가장 큰 것으로 나타났지만 포도당 수율은 전체적으로 5 % 이내의 낮은 값을 나타내었다. 마이크로웨이브와 초음파 각각 을 이용한 전처리 공정은 그 효과가 크지 않거나 미미하였으나 묽은 황산처리와 복합적으로 적용했을때는 그 효과는 상당히 큰 것으로 나타났다. 특히 마이크로웨이브와 묽은 황산처리를 순차적으로 적용했을 때 자일로스 수율은 2배 넘게 향상되었다. 향후에는, 다양한 복합 전처리 공정에 대한 심도있는 연구와 더불어 전처리와 효소당화 공정의 최적화에 대한 연구를 수행할 계획이다.

The wasted corn stalk from Gangwon province is composed of 44.6 % glucan, 19.0 % xylan, 23.8 % lignin, 4.5 % ash and 8.1 % others. Statistical analysis, full factorial design, revealed that temperature was the most influential factor in the dilute sulfuric acid pretreatment and that the influence of temperature on xylose yield was 3.5 and 3.2 times higher than those of treatment time and acid concentration, respectively. Temperature was also the most influential factor for glucose yield in the pretreatment but it was less than 5 % throughout the pretreatment. Although minor sugar yield was observed when microwave or ultrasonication was solely introduced as a pretreatment method, the complex method incorporating microwave or ultrasonication into dilute sulfuric acid pretreatment enhanced sugar yield significantly. In particular, xylose yield was doubled when microwave and dilute sulfuric acid treatment was sequentially applied. The optimization of pretreatment and enzymatic hydrolysis as well as the investigation on the complex pretreatment in detail are left for further study.