폐목질계 바이오매스의 수소발효 효율 향상을 위한 수열 전처리 특성

Hydrothermal Pretreatment of Lignocellulosic Biomass for Better Anaerobic Fermentation Efficiency

최근 혐기성발효를 통한 수소 생산 공정의 경제성을 높이기 위해 기질의 공급 안정성을 확보할수 있는 목질계 바이오매스를 이용한 바이오수소 생산이 많은 관심을 받고 있지만, 목질계 바이오매스의 구조적 특징에 기인하는 난분해 특성(recalcitrant nature)은 공정이 갖는 한계점으로 지적되고있다. 이에 목질계 바이오매스에 포함되어 있는 리그닌(lignin)과 헤미셀룰로오스(hemicellulose)를 제거하고 셀룰로오스(cellulose)의 가수분해를 촉진하기 위한 다양한 전처리 기술이 연구되고 있다. 특히 리그닌과 헤미셀룰로오스를 구조적으로 붕괴시켜 혐기성발효에 관여하는 미생물의 기질 이용성을 향상하는 것이 중요한데, 수열 전처리(hydrothermal pretreatment) 공정은 고온⋅고압의 조건에서 이러한목질계 바이오매스 구성 물질들을 파괴함으로써 생물학적 수소발효 효율 향상을 도모할 수 있는 장점이 있다. 다만, 공정에 투입되는 에너지의 소비와 전처리 과정에서 생성되는 부산물인 퓨란유도체(furan derivatives)가 후속 미생물 공정 활성에 저해를 초래할 수 있는 단점이 있다. 본 연구에서는 수열 전처리된 폐목질계 바이오매스의 수소발효를 실시하고, 전처리 온도에 따른 수소발효 효율 향상과 전처리부산물이 생성되는 양상을 관찰하는 한편, 수열 전처리 대체를 위한 기타 전처리 방법의 적용 가능성을 평가하고자 하였다.