[미국] 청정 바이오연료 생산을 위한 조류(Algae) 재배
미 플로리다 주의 올랜도의 일반적인 날씨는 매우 뜨겁고 습하며, 태양광이 풍부하다는 특징이 있다. 이러한 날씨는 일부 조류들을 재배하기 아주 좋은 환경이다.
지난 월요일 Power-Gen과 Renewable Energy World의 참석자들은 Culture Fuels사에 방문하여 조류 바이오매스 기술에 대해 이해하는 자리를 마련하였다.
Culture Fuels사의 연구원인 Mike Welch는 자신들의 기술를 확대하여 경제적이면서 효율적으로 조류 기반 바이오디젤을 생산하기를 바라고 있다고 밝혔다.
조류는 성장을 위해 다량의 이산화탄소를 필요하기 때문에 화석연료 발전 시 발생하는 배출을 상쇄해 주는 장점이 있다.
조류는 개방된 연못이나 폐쇄된 광바이오반응기(Photo Bioreactors)에서 경작된다. 각각의 방법은 나름대로의 장점과 단점을 갖고 있다.
개방된 연못에서 경작하는 것에는 조류를 죽일 수 있는 박테리아의 위험성이 있다. 반면 폐시스템의 경우는 많은 비용을 필요로 한다. Culture Fuels사는 자신들의 FloatAlgae 시스템을 이용한 매개체를 발굴하였다.
조류, 물, 새로운 매개체를 수면 위에 떠있는 투명한 백(Bag)에 투입한다. 그리고 CO2를 이 백 안으로 투입하고 터빈은 유체가 계속 흐르 수 있도록 회전한다.
폐시스템이기 때문에 오염에 대한 위험도 적으며, 투명한 백을 사용했기 때문에 조류의 빠른 성장을 위한 풍부한 태양광을 확보할 수 있다.
매 11일째 되는 날에는 조류를 수확한다. 조류가 들어 있는 투명 백 중 약 60%가 수거되고, 연료로 활용될 수 있는 오일을 추출한다.
그리고 투명 백은 다시 새로운 매개체와 함께 채워져 경작 과정을 다시 시작하게 된다. Welch에 따르면, FloatAlgae 시스템의 1 에어커에서 2,000갤런의 연료를 생산할 수 있으며, 이는 에이커당 600~700갤런을 생산하는 일반 에탄올 생산 수율 대비 개선된 결과이다.
이 기술은 아직 초기 단계이며, 0.001에이커당 121,000달러의 높은 비용을 필요로 한다. 그러나 규모를 확장하게 되면 2,500 에이커당 8,500 달러의 비용으로 기술 적용이 가능할 것으로 Welch는 추정하였다.
최근 Culture Fuels사는 플로리다 주에서 2년간의 연구비를 지원받기로 하였다. 이들은 지원이 끝날 무렵에 생산 규모를 1에이커까지 확장할 수 있기를 바라고 있다.
Culture Fuels는 기술의 규모 확장에 따라 단계적으로 새로운 시장에 진입한다는 시장 전략을 갖고 있다. Welch는 어류양식으로 시작하여 제약 분야로 확장하고, 결국 연료 시장에 진입할 수 있을 것이라 말한다.
또한 그는 “이 기술이 연료 분야에까지 확대되면, 탄소가 다량으로 포함된 석탄이나 천연가스 발전소 주위에서 많이 적용될 것이다.
재생가능 산업과 관련한 일부 관계자들은 이러한 기술이 화석연료의 청정연료 대체에 도움이 되지 않는다고 말하지만, 석탄은 앞으로도 어느 정도 사용될 것으로 예상되기 때문에 이러한 배출을 상쇄하면서 청정연료를 생산할 수 있는 자원을 활용해야 할 것”이라고 덧붙였다.
[출처 : KISTI 미리안(http://mirian.kisti.re.kr) 『글로벌동향브리핑(GTB)』2013. 11. 18]
[원문보기]
Growing Algae to Produce Clean Fuel and Offset Carbon Emissions
A typical day in Orlando, Florida is hot, humid, and sunny – the perfect environment to grow some algae. On Monday afternoon, Power-Gen and Renewable Energy World attendees headed to the Culture Fuels site to learn about their algal biomass technology.
According to Mike Welch, research associate at Culture Fuels, the company hopes to scale-up its technology so that it can economically and efficiently produce algal biodiesel.
And since algae need plenty of carbon dioxide (CO2) to thrive, Welch believes algae can work hand-in-hand with fossil fuel generation to help offset emissions.
Algae is typically grown in either open pond or enclosed photo bioreactors.
Each method has its own set of advantages and drawbacks – open ponds run the risk of contamination from bacteria that can kill the algae, while closed systems can be expensive.
Culture Fuels believes they have found a happy medium with its FloatAlgae system.
Algae, water and new media (a mix of compounds to support growth) are inserted into a clear “bag” that floats in a pool of water. CO2 is pumped into the bag and a turbine spins to keep the fluid moving.
Since it is a closed system, there is much less risk for contamination, and the clear bag allows for plenty of sunlight for rapid algae growth.
Every 11 days, the algae are ready to be harvested. About 60 percent of the bag is taken out and its oil can then be extracted for fuel.
The bag is then refilled with new media to restart the growing process. According to Welch, an acre of FloatAlgae will produce 2,000 gallons of fuel – an improvement over average ethanol production, which typically amounts to 600-700 gallons per acre.
The technology is still in very early stages, and currently costs $121,000 per 0.01 acre. However, once it scales up, it is projected to cost $8,500 per 2,500 acres, according to Welch.
Culture Fuels recently secured a two-year grant from the state of Florida, and hopes to scale up its production to one acre by the end of the grant period.
Culture Fuels has laid out a production plan, which consists of growing its technology by entering different markets until it can scale enough to reach the biofuels arena. “Our plan is to gradually enter new markets as we scale our technology.
We will start with fish farming, move on to pharmaceuticals, and then we’ll be able to viably enter the fuels market,” said Welch.
When they get to fuels, Welch says its technology would thrive next to carbon-heavy coal or natural gas plants.
And though some in the renewables industry state that this technology doesn't help to replace fossils with clean energy, said Welch, realistically, “coal is going to be around for a while, so we should use whatever resources we can to produce clean fuels and potentially help offset carbon at the same time.”
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