| [UniVerve] 새로운 미세조류 생산 기술을 통한 고품질 바이오연료 공급
조류바이오매스(Algal Biomass)와 관련한 경작, 수확, 농축, 추출 및 지방산 분리 등을 연계한 생산공정과 확장가능한 새로운 기술을 통해 다양한 산업분야의 관련 제품을 경쟁력 있는 가격과 우수한 품질로 공급할 수 있을 것으로 기대된다.
이스라엘의 UniVerve사는 자신들이 개발한 조류바이오매스 생산공정을 확대하기 시작하였다. 이들은 식량, 사료 및 바이오연료와 같은 다양한 산업분야에서 사용되는 공급원료에 새로운 변화를 가져오기를 바라고 있다. 현재 관련 시장들은 원료가 상승으로 인하여 대체 공급원료를 모색하고 있다. 미세조류-오일은 전세계 바이오연료 수요에 대해 안정적인 공급할 수 있는 원료로 알려져 있지만 산업 및 학계에서는 실제 상업적으로 구현가능한 미세조류-오일 생산 공정 목표에 아직 도달하지 못한 상태이다.
UniVerve는 규모확장이 가능하면서 경제적이고 지속가능한 미세조류 바이오매스 생산기술을 개발하였다. 이들은 현재 활용되고 있는 습식추출 기술을 활용하여 오일을 추출하였으며, 이들은 모든 종류의 바이오연료에 우수한 공급원료로서 활용될 수 있다. 이 오일은 배럴 당 50달러까지 생산이 가능할 것으로 예상된다. 또한 미세조류 바이오매스에는 오메가-3, 단백질 및 식량, 사료 시장에서 상업화가 될 수 있는 유용한 바이오물질을 포함하고 있기 때문에 현재 경제적인 가격선에서 우수한 품질을 가진 원료 공급이 부족한 바이오연료, 식량, 사료 산업에 도움을 줄 것으로 기대된다.
현재 사용되는 미세조류 재배 방법은 너무 많은 비용을 필요로 하거나 효율적이지 못하다는 단점이 있다. 대량의 물량 공급이 가능해지기 위해서는 대규모 지역이 필요하며 이는 증발속도와 오염과 관련한 문제를 가져올 수 있다. 또한 공정과 관련하여 에너지 소비 최소화, 생산시기 확장, 성장조건 최적화 등의 도전이 있다. 따라서 시스템 모듈화 및 유연성과 함께 단위 면적당 수익을 극대화해야 한다.
UniVerve의 CEO인 Ohad Zuckerman은 "우리의 혁신적인 공정의 핵심은 HAVP라는 재배 시스템이다. 이들은 모듈식이면서 확장이 가능한 삼각형상구조물로 되어 있으며, 모든 방향에서 빛이 들어올 수 있도록 벽이 투명하다. 이를 통해 광합성 활성도 및 단위면적당 바이오매스 수율을 개선하였다"고 설명하였다. 그리고 "HAVP 시스템의 하단부에 설치된 관개파이프를 통해 공기 거품을 만들어서 혼합이 이루어진다. 이러한 독자적인 배양용 연못 설계는 물 손실, 에너지 소비, 가동 및 관리 비용을 절감하였다. 또한 모듈을 통해 구조물을 100m까지 확장할 수 있다. 지금까지 5종의 미세조류를 성공적으로 재배하였다"고 덧붙였다.
UniVerve사는 자신들의 첫 번째 상업 설비를 이스라엘에 건설하기 시작하였다. 이들은 이스라엘과 중국에 추가적인 재배 농장을 건설하는 것에 대해 협의하고 있다. 설치되는 지역의 기후나 경제 상황에 적절한 경제성 모델을 준비하는 과정이 필요하다. 각각의 농장은 위치에 따라 기후 환경이나 수질이 다양하기 때문에 재료, 노동, 토지, 물 사용 비용뿐만 아니라 미세조류 종의 성장 사이클에도 영향이 있을 것으로 예상된다. 또한 각각의 농장 소유주 및 고객은 특정 바이오매스 조성을 요구하여 각기 다른 가격에서 판매될 것으로 예상된다. 바이오매스의 최종 조성, 목표 제품, 판매 가격 등은 수익 및 이와 관련한 지표인 ROI (Return on Investment)나 IRR(Internal Rate of Return)에 영향을 주기 때문에 중요하다.
Ohad Zuckerman은 "미세조류는 바이오연료를 위한 주요 공급원료로서 유망하다. 미세조류-오일의 경제적인 생산에 있어 중요한 성공요인은 면적당 높은 생산수율과 에너지 사용량 최소화, 높은 수익성을 보장해 주는 충분한 오일 및 고가치의 물질을 생산할 수 있는 종의 선택 등이다"라고 말했다. 그는 "두 번째 요인는 미세조류가 유가와 경쟁할 수 있는 주요 원동력인 바이오매스 구성요소 전체의 상업화이다. 바이오매스는 각각의 유용한 부분들로 분리한 후 관련 사업에서 상업화로 이어져야 한다. 이를 통해 프로젝트는 고수익성을 보장할 수 있다"고 덧붙였다.
[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 10월 9일]
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A novel technology to produce microalgae biomass as feedstock for biofuel, food, feed and more
Novel and scalable technology and production process combining algal biomass cultivation, harvesting and concentration as well as extraction and fractionation of fatty acids from the biomass results in ability to offer high quality feedstock for various industries in a highly competitive price.
UniVerve Ltd. (UniVerve), an Israeli company, has begun scaling-up its technological process, which is expected to change the feedstock market in various industries, such as food, feed and biofuel, which are forced to look for alternative feedstock due to the increasing price of their current raw materials. While microalgae-oil was perceived as the preferred feedstock to supply the inelastic global demand for biofuel, industry and academia attempts to create viable microalgae-oil production processes has not reach the desired goal yet. UniVerve developed an innovative technological process that provides a scalable, cost effective and sustainable solution for the production of microalgae-biomass. The oil, which can be extracted with off-the-shelf wet extraction technologies and used as an excellent feedstock for all kinds of biofuel, is expected to be produced at up to 50 dollars per barrel (equal to the current market price of crude fossil oil). As the biomass contains also omega-3, proteins and other valuable biomaterials that can be commercialized in the food and feed markets, a microalgae farm can serve the biofuel, food and feed industries, which face an increasing lack of quality feedstock at an affordable price.
The existing microalgae cultivation methods are either too expensive (phot-bioreactors) or in-efficient (race-way open ponds). In order to reach large volumes there is a need for very large areas, which results in high evaporation rate and high contamination risk. In addition, there are additional challenges such as minimizing the energy consumption in the process, prolongation of the production season and optimizing growth conditions (e.g. temperature control, light exposure etc. to increase photosynthesis) thus, maximizing income/m2 as well as system modularity and flexibility.
"The heart of our innovative process is the HAVP? cultivation system (Hanging Adjustable V-shaped Pond), a suspended, modular and scalable triangular structure with transparent walls that allows light to penetrate from all sides, thus increasing photosynthetic activity and enhancing biomass yield/m2" says Ohad Zuckerman, co-founder and CEO of UniVerve. "Mixing is done by bubbling air through a simple irrigation pipe at the bottom of the HAVPTM. Therefore, the unique pond design lowers water loss, energy consumption, operational costs and maintenance and in addition, enables modular scalability by prolonging the structure up to 100m, so it contains 100m3 of production medium. So far, 5 different strains were successfully grown in the HAVPTM", adds Zuckerman.
After acquiring off-take letters of intent for biomass, high TGs oil and high EPA oil from customers in Israel, Europe USA and China, UniVerve began constructing its 1st commercial site in Israel. The company negotiates the establishment of additional farms in Israel and China. There is a need to prepare for each farm a specific financial model, based on local climatic and economic conditions. Each farm will be located in a different location with specific climatic conditions and water quality that affect the growth cycle of the strain as well as different cost of material, labor, land and water. Moreover, each farm owner/client will look for specific biomass composition and the sale prices may differ as well. The income and consequently the profitability indicators (ROI - Return on Investment, IRR - Internal Rate of Return etc.) will depend on the final composition of the biomass, the goal products and their sale price.
"Microalgae hold a promise as the prime feedstock for biofuel. The key success factors for economic production of microalgae-oil for the biofuel industry are high yield per square meter, minimal use of energy and scalability on one hand, and selection of strains that contain both sufficient oil and high value materials that ensure high profitability due to the commercialization of the entire biomass produced" says Ohad Zuckerman. "The second factor creates a dramatic insight: the major enabler for microalgae to compete with crude oil prices is the commerciality of the entire of the biomass i.e. the strain in use should contain high-value materials in addition to the triglycerides that feedstock for biofuel. The biomass should be fractionated and each fraction should be commercialized in the relevant industry - this way the project can be highly profitable" he adds. Additional co-authors of the paper are Ra'anan Herzog, Dr. Yoni Sharon and Dr. Elizabeth Yehuda, all from UniVerve Ltd.
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