바이오디젤 생산 비용을 줄이기 위해 연구자들은 풍부한 폐기물 원인인 담배꽁초에서 연소 보조 첨가제인 트리아세틴을 추출하는 환경 친화적인 방법을 개발했습니다. 이러한 방식으로 담배꽁초를 재활용하면 폐기물을 처리할 뿐만 아니라 지속 가능한 방식으로 사용할 수도 있습니다.
식용 및 비식용 기름, 동물성 지방, 식당 폐유와 같은 생물학적 자원으로 만들어진 바이오디젤은 전통적인 "화석" 디젤을 대체할 수 있는 재생 가능한 생분해성 연료이며 유해한 온실가스 배출량이 적습니다. 서류상으로는 훌륭해 보이지만 바이오디젤 생산의 높은 비용은 글로벌 출시에 큰 장애물입니다.
한 가지 효과적인 해결책은 바이오디젤을 트리아세틴과 같은 첨가제와 혼합하는 것입니다. 연구에 따르면 트리아세틴은 대기 오염을 줄이고 바이오디젤의 가연성을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 문제는 트리아세틴이 대개 화학적 방법을 통해 생산된다는 점이다. 이 방법은 많은 양의 화학물질을 소비하고 많은 양의 폐기물과 독성 잔류물을 생성한다. 이는 환경 친화적인 대체 트리아세트산 공급원이 필요하다는 것을 의미합니다.
리투아니아 카우누스 공과대학(KTU) 연구진이 리투아니아 에너지연구소와 공동으로 다량의 폐기물(담배꽁초)에서 트리아세틴을 추출하는 방법을 개발했다.
이번 연구의 제1저자이자 교신저자인 Samy Yousef는 "우리 연구 그룹의 연구 주제는 재활용과 폐기물 관리이므로 양이 엄청나고 독특한 구조를 가진 폐기물을 항상 찾고 있습니다."라고 말했습니다. "담배, 종이, 셀룰로오스 아세테이트 섬유로 만든 필터의 세 부분으로 구성된 담배는 좋은 원료이자 에너지원입니다. 또한, 담배꽁초는 이러한 폐기물을 수집하는 시스템과 회사가 많기 때문에 수집이 쉽습니다."
담배 폐기물에서 원료를 추출하기 위해 열분해를 사용하려는 이전 시도가 있었지만 여기서 연구자들은 담배를 다른 구성 요소로 분리하려고 시도하지 않는 새로운 접근 방식을 취했습니다.
"열분해 방법을 사용하는 우리와 유사한 연구도 있지만 필터 구성 요소에만 적용합니다. 이 경우 재료를 전처리하여 모든 구성 요소를 분리해야 합니다. 담배는 독성 폐기물이기 때문에 취급에 특별한 주의가 필요하며 담배 폐기물 구성 요소를 분리하는 공정의 기술적 복잡성으로 인해 경제적으로 실현 가능하지 않습니다."라고 Yousef는 말했습니다.
연구원들은 열분해 기술을 사용하여 1202, 1292 및 1382°F(650, 700 및 750°C)의 온도에서 담배꽁초를 열분해하는 일련의 실험을 수행했습니다. 사용된 온도에 따라 다양한 양의 트리아세틴이 풍부한 오일, 코크스 및 가스를 추출할 수 있습니다. 1382°F(750°C)의 온도에서 트리아세틴 화합물의 최대 추출량(43%)은 오일 38wt%, 코크스 25.7wt%, 가스 36.4wt%로 추정되었습니다. 동일한 온도에서 코크스 제품은 흡착제로 사용할 수 있는 칼슘이 풍부한 다공성 구조를 가지고 있습니다.
"모든 제품에는 실용적인 목적이 있습니다"라고 Yousef는 말했습니다. "우리의 경우 숯은 다공성이고 칼슘이 풍부하며 비료나 폐수 처리를 위한 흡착제 및 에너지 저장제로 사용할 수 있습니다. 천연가스는 에너지 목적으로 사용할 수 있습니다. 마지막으로 중요한 것은 삼아세트산이 풍부하고 비용을 줄이기 위해 바이오디젤의 첨가제로 사용할 수 있는 오일입니다."
약 4조 5천억 개의 담배꽁초가 지구 환경을 오염시키고 있습니다. 연구진이 제안한 방식으로 담배꽁초를 재활용하면 폐기물을 제거할 뿐만 아니라 지속 가능한 사용이 가능해집니다.
이번 연구는 분석 및 응용 열분해 저널(Journal of Analytical and Applied Pyrolytic)에 게재되었습니다.