미 로렌스 리버모어 국립연구소(Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL)와 플로리다 주를 기반으로 하는 Chemergy Inc.의 연구원들은 폐수처리 공장의 부산물을 전기 생산을 위한 수소가스로 변환하는 혁신적인 바이오 기술에 대한 실증테스트를 계획하고 있다.

 

1.75 백만 달러(약 19억원)를 지원받는 이번 프로젝트는 캘리포니아 주 Antioch에 위치한 Delta Diablo Sanitation District(DDSD) 설비를 활용하여 통합 시스템에 대한 실증 테스트를 수행할 계획이다. LLNL의 화학자인 Bob Glass는 "실증 프로젝트는 화학, 엔지니어링, 재료 등 다양한 분야의 LLNL 전문가들을 활용하여 새로운 기술에 대한 모델링 및 효율 최적화를 이루는 것을 목표로 한다. 프로젝트를 통해 에너지 생산과 관련한 바이오매스의 활용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.

실증 프로젝트는 캘리포니아 에너지 위원회(California Energy Commission)와 Chemergy로부터 자금지원을 받고 있으며 Bay Area Biosolids to Energy (BAB2E) 연합의 후원을 받고 있다. BAB2E의 대변인인 Caroline Quinn은 "Chemergy사의 기술은 일반적인 변환 기술과 비교했을 때 중온 및 소규모에서 수분 함량이 많은 공급원료를 아용할 수 있는 화학공정을 활용하는 혁신적인 접근방법을 사용하기 때문에 흥미롭다. 특히 재생 가능한 에너지로서 바이오고형물(Biosolid)의 잠재력을 극대화할 수 있는 비연소(Combustion-free) 공정에 중점을 두고 있다"고 말한다.

Glass는 실증 프로젝트가 오는 10월 중순부터 시작될 예정이며, 약 1년 동안 Antioch 폐수처리 설비를 이용하여 수분이 많이 포함된 바이오고형물(Wet Biosolid)을 약 1톤/일로 처리하여 최대 30 kW의 전기를 생산할 계획이라고 밝혔다. 생산된 전기는 설비의 일부 기능에 동력을 공급하는데 활용된다. Chemergy사는 이미 정립된 2개의 화학공정을 통합하는 기술을 개발하였으며, 이에 대한 특허를 출원 중이다. 이들이 통합한 기술은 다음과 같다.

 

첫 번째는 수분이 많은 바이오고형물에서 열, 비온실가스, 수소를 생산하기 위한 열화학 공정이다. 그리고 두 번째는 재생가능 수소 가스를 생산하기 위해 수소 화합물을 분해하는 공정이다. 실증 프로젝트에서 수소 가스는 연료로 사용되며, 전기를 생산하기 위해 CERL 및 미 에너지부(Dept. of Energy)가 제공하는 연료전지(Fuel Cell)에 주입될 계획이다.

이 기술은 kg당 2 달러 미만의 비용으로 바이오고형물을 수소로 전환할 수 있기 때문에 수송용 연료뿐만 아니라 고정식 발전소에도 유용하게 활용할 것으로 기대된다. 실증 연구의 일환으로 연구진은 시스템의 성능과 효율, 소재 내구성 및 기술과 관련된 다양한 부분에 대해 확인할 예정이다.

 

 LLNL 연구진이 이번 프로젝트 수행에 있어 적합한 이유 중 하나는 이들이 DOE의 수소 및 연료전지 프로그램에 오랜 기간 참여해 왔으며, 여기서 수소의 생산, 저장, 사용 및 안전과 관련한 많은 작업을 실시했기 때문이다. Glass는 "실증 프로젝트에는 극복해야 할 많은 난관들이 있지만 폐수처리 기관에게 바이오고형물을 관리할 수 있는 다양한 선택권을 부여하고, 관련된 트럭 운송비용, 화석연료 사용 및 온실가스 발생을 절감하면서 청정에너지를 생산할 수 있다"고 말했다.

 

 

 

Researchers from Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) and Florida-based Chemergy Inc. plan to demonstrate an innovative bioenergy technology that converts wastewater treatment plant byproducts into hydrogen gas to produce electricity.
 
The $1.75 million project will demonstrate an integrated system on a limited industrial scale at the Delta Diablo Sanitation District (DDSD) facility in Antioch, Calif.
 
"Our job is to lend our multi-disciplinary expertise in chemistry, engineering and materials science to model and optimize the efficiency of this new technology," said chemist Bob Glass, the LLNL project leader. "We want to use this demonstration project as a model to encourage the widespread use of biosolids for energy production."
 
The demonstration project will be funded jointly by the California Energy Commission and Chemergy, and sponsored by the Bay Area Biosolids to Energy (BAB2E) Coalition. DDSD is spearheading this renewable energy effort for the coalition.
 
According to coalition spokesperson Caroline Quinn, "The Chemergy technology is of interest because of its innovative approach utilizing a chemical process for high-moisture feedstock at moderate temperatures and at smaller scale than traditional conversion technologies. The coalition is specifically focused on combustion-free processes that can maximize the renewable energy potential of biosolids."
 
The demonstration project will start in mid-October and Glass anticipates that in about a year the Antioch wastewater treatment plant will be processing one ton per day of wet biosolids and will be producing up to 30 kW of electricity. The electricity, in turn, will be used to power select functions at the plant.
 
Chemergy uses a patent-pending technology that integrates two established chemical processes. First, thermochemistry is used to produce heat, non-greenhouse gas carbon dioxide and a hydrogen compound from wet biosolids. Secondly, the hydrogen compound is decomposed to produce renewable hydrogen gas.
 
In this demonstration, the hydrogen gas will be used as a fuel and fed into fuel cells provided by CERL and the U.S. Dept. of Energy (DOE)?to generate electricity.
 
It is believed that the technology to be demonstrated by LLNL and Chemergy may convert wet biosolids into hydrogen at less than $2/kg, making it useful both for stationary power as well as for transportation fuel.
 
As part of the demonstration studies, the scientists will examine the system's performance and efficiency, and the durability of the materials, among other aspects of the technology, Glass said.
 
One reason LLNL researchers are well-suited to work on this project is because of their lengthy involvement in the DOE's hydrogen and fuel cell programs, where scientists have conducted major work on hydrogen production, storage, use and safety, Glass said.
 
"While the project has technological hurdles to overcome, it offers the potential for wastewater treatment agencies to diversify biosolids management options and reduce associated truck transportation costs, fossil fuel use and greenhouse gas generation, while producing clean energy," Glass said.