지멘스 메탈 테크놀로지스(Siemens Metals Technologies)와 배가스들로부터 저탄소 연료들을 생산하는 회사인 란자테크(LanzaTech)사는 전세계의 철강 산업을 위한 복합 환경 공정 기술들을 개발하고 판매하기 위한 10년 기한의 협력 개발을 체결하였다.

양사는 철강 산업에서 발생되는 탄소가 많이 포함된 배가스들을 저탄소 바이오에탄올과 기타 화학산업 원료 물질들로 전환하기 위하여 란자테크사에 의해 개발된 발효 기술을 이용할 것이다.

지멘스사와 란자테크사는 공정의 연계와 최적화를 위하여 공동으로 노력할 것이다. 더불어 소비자의 프로젝트들의 상업화와 판매에도 공동으로 노력할 것이다. 2012년 12월에 란자테크사와 중국 철강 생산을 선도하는 회사인 바오스틸(Baosteel)은 중국 상하이 외곽에 있는 바오스틸사의 철강 플랜트들 중 하나에서 상업화 전단계인 100,000갤런/년(300톤)을 성공하였다고 발표하였다.

철강과 스테인리스의 생산에서 발생되는 배출 가스들은 대량의 일산화탄소와 이산화탄소를 함유하고 있다. 전세계에 있는 철강 산업체들이 전세계의 이산화탄소 배출에 미치는 영향은 6.7%이다. 1톤의 철을 생산하기 위하여 평균적으로 1.8톤의 이산화탄소가 배출된다. 지금까지 철강 산업에서 배출되는 가스들은 플랜트 내의 열 및 전기 에너지를 확보하는 공정을 구성하기 위하여 사용되거나 소각되어 왔다.

전환기, 코킹 플랜트 또는 블래스트 연소로에서 배출되는 가스들을 재이용하는 대신에 란자테크의 혁신적인 기술은 에너지 자원과 영양제로서 가스들을 처리한다. 특허로 확보된 생물학적 발효 공정은 철강 플랜트 운영자들이 일산화탄소, 이산화탄소, 수소와 같은 가스들 내에 포함된 화학적 에너지를 이용하여 바이오 에탄올을 생산하거나 또는 아세트산, 아세톤, 이소프로판올, 부탄올, 2,3-부타네디올 등과 같은 기초 화학물질들을 생산할 수 있도록 해준다.

에탄올의 전세계 시장은 8천만톤/년으로 추정되고 있으며 이 중에 7천5백만톤이 바이오 연료로서 사용된다. 농업을 통해서 생산되는 바이오 에탄올과는 다르게 란자테크의 발효 공정은 식량 생산과 경쟁하지 않는다.

이 공정의 또 다른 장점은 석유 기반의 연료들과 비교하여 이산화탄소 배출량을 50~70%까지 저감시킬 수 있다는 것이다. 더불어 전기 생산을 위하여 배출 가스들을 이용하는 경우보다 철강 산업의 이산화탄소 배출량을 1/3로 저감시킨다.

란자테크는 2008년부터 뉴질랜드에서 파일럿 플랜트를 운전해 왔다. 2012년에 란자테크사는 상업전 수준까지 배출가스 발효 기술을 확대시킨 최초의 회사가 되었다. 더불어 바오스틸과 슈강(Shougang) 철강 플랜트에서 성공적으로 배가스로부터 에탄올을 생산하였다.

란자테크는 현재 2개의 상업 설비들의 건설을 시작할 계획이다. 하나는 2013년 중국에서 운전에 들어가며 다른 하나는 2014년에 운전을 시작할 것이다. 지멘스와 란자테크는 이미 전세계에서 다수의 상업용 가스 발효 프로젝트들을 진행하려고 하고 있다.

 

 

 

Siemens Metals Technologies and LanzaTech, a producer of low-carbon fuels and chemicals from waste gases, have signed a ten-year co-operation agreement to develop and market integrated environmental solutions for the steel industry worldwide. The collaboration will utilize the fermentation technology developed by LanzaTech transforming carbon-rich off-gases generated by the steel industry into low carbon bioethanol and other platform chemicals. (Earlier post.)

Siemens and LanzaTech will work together on process integration and optimization, and on the marketing and realization of customer projects. In December 2012, LanzaTech and Baosteel, a leading steel producer in China, announced the success of their 100,000 gallon per year (300 tons) pre-commercial plant located at one of Baosteel’s steel mills outside Shanghai, China. (Earlier post.)

Off-gases from the production of iron and steel contain significant amounts of carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO2). Globally, the iron and steel industry contributes 6.7% to the worldwide CO2 emissions. To produce one metric ton of steel, an average of 1.8 metric tons of carbon dioxide (CO2) is emitted. Up to now, these gases have been flared or used to create process heat and electrical energy within the plant.

LanzaTech’s innovative technology instead re-uses the off-gases from converter, coking plant or blast furnace processes as nutrients and a source of energy. The patented biological fermentation process allows steel plant operators to make use of the chemical energy contained in off-gases in the form of CO, CO2 and hydrogen for the production of bioethanol or other basic chemicals such as acetic acid, acetone, isopropanol, n-butanol or 2,3-butanediol.

The global market for ethanol alone is estimated to amount to an annual volume of more than 80 million metric tons, of which 75 million metric tons is used as biofuel. Unlike the bioethanol produced through agriculture, LanzaTech’s fermentation process does not compete with food production.

Another major benefit of this technology is that the CO2 emissions are between 50 to 70% lower than petroleum-based fuels and around one-third lower than when steel plant off-gases are converted into electricity.

LanzaTech has been operating a pilot plant in Auckland, New Zealand since 2008 utilizing raw steel mill gases. In 2012, LanzaTech became the first company ever to scale gas fermentation technology to a pre-commercial level, developing and successfully operating two facilities converting flue gas from Baosteel and Shougang steel plants into ethanol, each at an annualized capacity of 300 tons.

LanzaTech is now planning to begin construction on two commercial facilities in China in 2013 with production expected in 2014. Siemens and LanzaTech are already pursuing several commercial gas fermentation project opportunities around the world.