Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.19
no.2
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pp.28-32
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2011
This paper introduces about the study on the construction of zero energy villages in Korea using waste and biomass, and explains how to analyze the quantity of various resources from agriculture, livestock industry, forestry, and food waste with a village as a unit. Finally, three different scenarios for the construction of zero energy villages were suggested, based on the presumed amount of energy per each town.
최근 화석 연료의 과다 사용에 따른 에너지 자원 고갈 및 환경오염에 대한 우려가 증가함에 따라 비화석연료 기반의 재생가능하고 지속가능하며, 환경친화성이 높은 에너지에 대한 관심이 급증하고 있다. 농산폐기물, 폐목재, 에너지작물, 도시고형폐기물, 미세조류, 거대조류 등 육상 및 해상에서 발생하는 바이오매스는 재생가능한 에너지원으로서 화석원료와는 달리 사용 후 발생하는 이산화탄소를 다시 흡수하는 탄소중립(carbon-nutral)의 특성을 갖고 있어 전세계적으로 많은 주목을 받고 있다. 바이오연료 중 당질계원료를 이용하는 바이오에탄올 및 식물성유지를 이용하는 바이오디젤은 현재 상업적인 생산이 이루어지고 있으나, 이들 1세대 바이오연료는 식량자원과의 경쟁이라는 원천적인 한계를 가지고 있고, 분자구조식에 산소를 포함하고 있기 때문에 기존 화석원료에서 출발하는 가솔린, 항공유 및 디젤과 비교하였을 때 에너지 함량이 낮은 단점이 있다. 따라서 기존 1세대 바이오연료에서 탈피하여, 식량자원과 경쟁이 없으며, 또한 분자구조식에 산소를 적게 포함하거나 아예 포함하지 않는 바이오연료("drop-in" 바이오연료) 생산에 많은 관심이 집중되고 있다. 이 글에서는 최근 그린공정으로 대표되는 초임계 유체를 이용한 "drop-in" 바이오연료를 제조하기 위한 바이오매스 액화의 기술동향을 소개하고자 한다.
As fossil fuels are depleted worldwide, alternative resources is required to replace fossil fuels, and biofuels are in the spotlight as alternative resources. Biofuels are produced from biomass, which is a renewable resource to produce biofuels or bio-chemicals. Especially, in order to substitute fossil fuels, the research focusing the biofuel (biodiesel) production based on CO2 and biomass achieves more attention recently. To produce biomass-based biodiesel, the development of a supply chain network is required considering the amounts of feedstocks (ex, CO2 and water) required producing biodiesel, potential locations and capacities of bio-refineries, and transportations of biodiesel produced at biorefineries to demand cities. Although many studies of the biomass-based biodiesel supply chain network are performed, there are few types of research handled the uncertainty in CO2 supply which influences the optimal strategies of microalgae-based biodiesel production. Because CO2, which is used in the production of microalgae-based biodiesel as one of important resources, is captured from the off-gases emitted in power plants, the uncertainty in CO2 supply from power plants has big impacts on the optimal configuration of the biodiesel supply chain network. Therefore, in this study, to handle those issues, we develop the two-stage stochastic model to determine the optimal strategies of the biodiesel supply chain network considering the uncertainty in CO2 supply. The goal of the proposed model is to minimize the expected total cost of the biodiesel supply chain network considering the uncertain CO2 supply as well as satisfy diesel demands at each city. This model conducted a case study satisfying 10% diesel demand in the Republic of Korea. The overall cost of the stochastic model (US$ 12.9/gallon·y) is slightly higher (23%) than that of the deterministic model (US$ 10.5/gallon·y). Fluctuations in CO2 supply (stochastic model) had a significant impact on the optimal strategies of the biodiesel supply network.
Choi, Joon-Weon;Choi, Don-Ha;Cho, Tae-Su;Meier, Dietrich
Journal of the Korean Wood Science and Technology
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v.34
no.6
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pp.36-43
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2006
Using fluidized bed type fast pyrolysis system (capacity 400 g/h) bio-oils were produced from beech (Fagus sylvatica) and softwood mixture (spruce and larch, 50:50). The pyrolysis was performed for 1~2 s at the temperature of $470{\pm}5^{\circ}C$. Pyrolysis products consisted of liquid form of bio-oil, char and gases. In beech wood bio-oil was formed to ca. 60% based on dry biomass weight and the yield of bio-oil was 49% in soft wood mixture. The moisture contents in both bio-oils were ranged between 17% and 22% and the bio-oil's density was measured to $1.2kg/{\ell}$. Bio-oils were composed of 45% carbon, 47% oxygen, 7% hydrogen and lower than 1% nitrogen,which was very similar to those of original biomass. In comparison with oils from fossil resources, oxygen content was very high in bio-oils, while no sulfur was found. More than 90 low molecular weight components, classified to aromatic and non aromatic compounds, were identified in bio-oils by gas chromatographic analysis, which amounted to 31~33% based on the dry weight of bio-oils.
Sudiarto, Sartika Indah Amalia;Choi, Hong Lim;Renggaman, Anriansyah
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.23
no.4
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pp.21-31
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2015
The aim of this study is to determine the removal efficiency of total nitrogen and phosphorus from treated swine wastewater by Phragmites australis and Miscanthus sacchariflorus var Geode Uksae-1, and to determine its biomass total energy value and biomethane potential. Plants were grown with a bedding mixture either soil and sand or soil, sand, and bioceramic. Treeated swine wastewater with Total nitrogen (TN) and Total phosphorus (TP) of 222.78 mg/L and 66.11 mg/L, respectively, was utilized. The TN and TP removal is higher in the bio-ceramic-soil-sand bedding media treatment. The highest TN removal of 96.14% was performed by Miscanthus sacchariflorus var Geode Uksae-1, but the elemental analysis shows that Phragmites australis contains more nitrogen than Miscanthus sacchariflorus var Geode Uksae-1, indicating higher nitrogen uptake. The highest TP removal of 98.12% was performed by Phragmites australis. The cellulose content of the plant grown with the bioceramic-soil-sand bedding was approximately 3-6% higher than that of the plant grown in the soil-sand bedding. Different growing substrates may have an effect on the fiber content of plants. The biomethane potential of the produced biomass of the plants was between 57.01 and $99.25L-CH_4/kg$ VS. The lignin content is believed to inhibit the breakdown of plant biomass, resulting in the lowest methane production in the Phragmites australis grown in the soil-sand bedding media.
In-Jun Hwang;Jae-Rak Jeon;Jinsoo Kim;Seung-Soo Kim
Clean Technology
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v.29
no.3
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pp.200-216
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2023
Ginkgo leaves are considered waste biomass and can cause problems due to the strong insecticidal actions of ginkgolide A, B, C, and J and bilobalide. However, Ginkgo leaf biomass has high organic matter content that can be converted into fuels and chemicals if suitable technologies can be developed. In this study, the effect of pyrolysis temperature, minimum fluidized velocity, and Ginkgo leaf size on product yields and product properties were systematically analyzed. Fast pyrolysis was conducted in a bubbling fluidized bed reactor at 400 to 550℃ using silica sand as a bed material. The yield of pyrolysis liquids ranged from 33.66 to 40.01 wt%. The CO2 and CO contents were relatively high compared to light hydrocarbon gases because of decarboxylation and decarbonylation during pyrolysis. The CO content increased with the pyrolysis temperature while the CO2 content decreased. When the experiment was conducted at 450℃ with a 3.0×Umf fluidized velocity and a 0.43 to 0.71 mm particle size, the yield was 40.01 wt% and there was a heating value of 30.17 MJ/kg, respectively. The production of various phenol compounds and benzene derivatives in the bio-oil, which contains the high value products, was identified using GC-MS. This study demonstrated that fast pyrolysis is very robust and can be used for converting Ginkgo leaves into fuels and thus has the potential of becoming a method for waste recycling.
Kook, Jin Woo;Shin, Ji Hoon;Gwak, In Seop;Lee, See Hoon
Applied Chemistry for Engineering
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v.26
no.2
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pp.184-192
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2015
Characteristics of Char-$CO_2$ gasification for petroleum coke, biomass and mixed fuels were compared in the temperature range of $1,100{\sim}1,400^{\circ}C$ using TGA (Thermogravimetric analyzer). Kinetic constants with respect to reaction temperature were determined by using different gas-solid reaction models. Also activation energy (Ea) and pre-exponential factors ($K_0$) in each models were calculated by using Arrhenius equation and then were compared with experimental values to determine reaction rate equation for char-$CO_2$ gasification. Reaction time for $CO_2$ gasification decreased with an increase of reaction temperature. Also, the activation energy of $CO_2$ gasification reaction for mixture with petroleum coke and biomass decreased with increasing biomass contents. This indicates that mixing with biomass could bring synergy effects on $CO_2$ gasification reaction.
Go, Gun Yung;Kim, Man Young;Lee, Chang Yeop;Kim, Sae Won
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.37
no.10
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pp.901-909
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2013
Owing to the Increasing use of fossil fuels, worldwide concerns over environmental pollution are increasing. As a solution, ligneous biomass has emerged as a promising alternative fuel in recent times. Therefore, in this study, a moisture evaporation model that largely influences the energy density and efficiency of ligneous biomass is studied using a numerical approach. Furthermore, the thermal characteristics are analyzed in terms of torrefaction temperature and moisture fractions in the wood, and the type of wood species. The results show that the temperature and moisture fractions of wood decrease with an increase in the torrefaction temperature. In particular, when the torrefaction temperature is lower than 423K, there were little changes in the moisture fraction in the wood. Furthermore, it was found that charcoal is produced more slowly as the moisture fraction in the wood increases.
Ligneous biomass such as wood pellet is characterized as carbon neutral which has no carbon dioxide emission ; additionally, it can be used as an alternative fuel by co-firing without additional plant reformation as well as for maintaining stability of fuel supply. We can develop CDM project while co-firing by using biomass into conventional coal fired thermal power plant with AM0085 CDM methodology, and it's possible to prove additionality as fuel cost per kWh is higher than bituminous. The study shows that the electricity by biomass can reduce green house emission by $0.6737tCO_2$ per MWh.
RPS (Renewable Portfolio Standard) has increased wood pellet demand dramatically in recent years in Korea where self-supply rate of wood pellet is not more than 10%. However global production capacity of wood pellet is prospected to be unable to meet the global demand after 2020. Therefore it is urgently needed to develop new sustainable biomass energy resources which can replace wood pellet at lower cost. As a result of this study EFB (empty fruit bunch) and MF (mesocarp fiber), the representative solid palm biomass, are estimated to be generated at the rate of 20 and 28 million tons per year (based on 10% moisture content) in Malaysia and Indonesia, respectively in 2012. Total annual generation rate of EFB and MF is estimated as 48 million tons per year only in Malaysia and Indonesia in 2012. With calorific value of over 90% of wood pellet EFB is expected to be a excellent biomass energy resource which can replace wood pellet. EFB can be utilized as fuel for power generation or industrial purpose. However EFB may not be a proper fuel for domestic and greenhouse heating because of its high ash content.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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