바이오디젤 공정 고효율화를 위한 고체 산 촉매 적용 전처리 연구

Pretreatment of high FFA waste oils with solid acid catalyst for retrofitting bio-diesel production process

기후변화 대응의 효과적 방안으로 지속가능성과 환경친화성이 인정되는 탄소중립(carbon-neutral) 경유 대체 연료인 바이오디젤의 보급량이 지속적으로 증가하고 있다. 그에 따라 원료부족 및 가격상승, 식량과 연료 자원간 경쟁 등 다양한 문제가 발생한다. 저산가 탈검 식물유 또는 정제 식용유로 생산시 원료비는 바이오디젤 총 생산비의 90% 내외로 저가의 폐유지 활용기술 개발이 활발하다. 국내에서는 유리지방산 (FFA, free fatty acid) 함량이 90% 이상의 PFAD (Palm Fatty Acid Distillate)나 5% 미만의 폐식용유, 팜 정제유 등을 이용한 상용 공정이 운전되고 있다. 5% 미만의 원료 이용 공정은 염기촉매 적용 전이에스테르화 반응공정이다. 바이오디젤의 경제성을 높이기 위해서는 저가 원료 확보, 생산수율 등 생산성 개선, 부산 글리세린활용, 공정 운전비 저감이 중요하다. 본 연구에서는 염기촉매 적용 상용 바이오디젤공정의 고효율화를 위해 폐식용유와 음폐유(Food Waste Oil)에 대하여 고체 산촉매 적용 에스테르화 반응 전처리를 통해 FFA를 경제적으로 저감시킴으로서 바이오디젤 생산 및 후속 정제 공정의 효율성을 개선하고자 하였다. 폐유지에 포함된 유리지방산은 미량으로도 염기촉매와 결합하여 지방산염을 생성하여 반응 저감, 촉매소모량, 바이오디젤/글리세린 분리저해, 세정 폐수량 및 동반 손실 등을 증가시켜 총 생산비를 높이게 된다. 본 발표에서는 전처리 에스테르화 반응 동력학 연구와 회분식 및 연속식 전처리 반응 공정 운전결과, 이를 통한 바이오디젤 생산성 개선 결과에 대해 소개하고자 한다.