다양한 당(sugar)을 발효시켜 케미칼을 생산하는 기술은 이미 활발히 활용되고 있습니다.
가령, 음료용 알코올 및 연료용 에탄올 생산부터 식품원료인 구연산 및 크산탄 검(xanthan gum) 등에 이르기까지 종류도 다양합니다. 그러나 sugar 원료의 높은 단가 대비, 경쟁제품인 석유기반 연료의 상대적으로 낮은 가격으로 인해 “현재까지는” 발효기술을 활용한 케미칼생산이 주로 옥수수당(corn sugar)를 이용한 에탄올생산에 머물러왔습니다.

당사는 “Concentrated Acid Hydrolysis (농축 산 당화공정)”으로 잘 알려진 전환기술에 대해 독자적으로 획기적인 성능개선 기술들을 개발 및 적용해왔고, 이를 통해 우수한 상용기술로 발전시켰습니다. 본 기술은 세계 최초이자 유일하게, 모든 종류의 셀룰로직 바이오매스를 당으로 전환시킬 수 있고, 이렇게 생산된 경제성 있는 저렴한 당원료를 이용하여 수많은 종류의 케미칼제품들을 생산할 수 있게 해주는 세계적으로 가장 우수한 셀룰로직 전처리 기술입니다.

검증된 공정 안정성 + 경제성을 높이는 성능개선

본 공정기술은 산(acids)을 촉매제로 활용하여 식물의 구성성분인 셀룰로스(cellulose)와 헤미셀룰로스(hemicellulose)를 단순당(각기, hexose와 pentose 또는 “C6와 C5”당)으로 전환하는 기술로서, 100년 이상 널리 알려져 왔습니다. 독일과 러시아에서 19세기 초, 전쟁물자 조달을 위해 이 공정기술을 활용하여 목재로부터 알코올 연료와 케미칼들을 생산하였습니다. 그러나 낮은 수율과 높은 손실율, 그리고 많은 양의 상용가치 없는 부산물 등으로 경제성이 떨어지면서, 저가의 석유제품들 대비 경쟁력을 상실하였습니다.

1989년 부터 연구를 거듭해온 Arkenol사는 ‘Concentrated Acid Hydrolysis (농축 산 당화)’ 공정이 성능향상을 위한 신기술과 현대적 관리기법 및 새로운 건축재료 등을 적용함으로써, 경제성 있는 공정기술로 재탄생할 수 있다는 결론을 내리게 됩니다. 이로써 Arkenol사는 다음과 같은 독자기술로 ‘농축 산 당화’ 기술의 성능향상과 경제성을 확보하는데 성공하였습니다.

C.A.H. 공정기술 소개

Arkenol사의 독자적 ‘농축 산 당화 기술’은 목질계 원료를 활용하여 연료 및 케미칼 분야에서 고부가가치 산업용 및 소비재용 end-products를 생산할 수 있는 당원료를 생산하는 기술입니다. 1단계 공정은 바이오매스 주원료를 발효가 가능한 C5와 C6 로 구성된 혼합당으로 전환시키고, 2단계 공정은 이 혼합당을 원하는 연료나 케미칼 완성품으로 전환합니다. 한편, 이와 같은 혼합당 생산은 공정 전체의 경제성과 생산성을 획기적으로 개선합니다. 통상적인 발효방식들은 6탄당(C6)만을 활용하여 바이오연료나 케미칼제품을 생산하는데 머물고 있습니다. 그러나 식물구성의 또 다른 축인 헤미셀룰로스도 5탄당으로 전환하여 활용할 경우, 생산수율이 약 20% 이상 개선될 수 있습니다.

실제 통합 상용플랜트의 공정은 6개의 기본공정으로 구성됩니다.

• – Feedstock preparation
• – Decrystallization/Hydrolysis Reaction Vessel
• – Solids/Liquid Filtration
• – Separation of the acid and sugars
• – Fermentation of the sugars
• – Product purification

간단히 설명하면, 전처리 공정을 통해 바이오매스를 주요 구성성분인 셀룰로스와 헤미셀룰로스 – 식물의 생명을 관장하는 주요 토대 –와 리그닌 – 그러한 주요 토대를 서로 결합시켜 유지시켜주는 일종의 “접착제” – 으로 분리합니다. 그 다음, 셀룰로스와 헤미셀룰로스를 각기 6탄당(C6)과 5탄당(C5)으로 전환한 후, 이 혼합당을 발효시키고, 그 발효액을 정제하여 최종 제품을 생산합니다. 발효를 통한 주산품과 그 부산품들을 생산하기위해, 이러한 단계별 공정들은 일련의 원료와 에너지를 필요로 합니다.

Arkenol사의 독자적 공정기술의 장점은 반응속도가 빠르고, Dilute Acid Process (희산 공정)에 비해 낮은 온도와 압력에서 작용한다는 점입니다. 이러한 장점들로 인해, 원치 않는 발효억제재 및 성능저하 물질들이 생성되는 것을 최소한으로 낮추고 전반적으로 공정효율성이 향상됩니다.