Biodiesel is a type of biofuel obtained from bioresources and able to use in diesel vehicles as an alternative/additive to petro diesel. In recent biodiesel research, there are three main issues which include high quality biodiesel, low cost feed stock and a highly efficient biodiesel production process. The sustainable production and use of biodiesel are attracting much attention in the renewable energy field. In this paper, we review some of the literatures related to environmental and economic evaluation for biodiesel production and analysis the issues including life cycle assessment (LCA), global warming potential (GWP), energy consumption, biodiesel production cost, production technologies and feedstock.
Park, Woo-Kyun;Park, Noh-Back;Shin, Joung-Du;Hong, Seung-Gil;Kwon, Soon-Ik
Korean Journal of Environmental Agriculture
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v.30
no.3
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pp.252-260
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2011
BACKGROUND: Currently, national biomass inventory are being established for efficient management of the potential energy sources. Among the various types of biomass, agricultural wastes are considered to take the biggest portion of the total annual biomass generated in Korea, implying its importance. However, the currently estimated amount is not reliable because the old reference data are still used to estimate total annual amount of agricultural wastes. METHODS AND RESULTS: Therefore, to provide reliable estimation data, a correct conversion factor obtained by taking into account the current situation is required. For this, the current study was conducted to provide the conversion factors for each representative 8 crop through a field cultivation study. Also conversion factors for 18 crops were calculated using the average amount of each crop produced during 2004 and 2008, subsequently; total amount of agricultural wastes generated in 2009 was estimated using these conversion factors. The total biomass of rice straw and rice husk generated in 2009 were 6.5 and 1.1 million tons, respectively, which consist 75% of the total agricultural based wastes, while the total biomass of pepper shoots and apple pruning twigs were 1.0 and 0.6 million tons, respectively. Despite the high amount of rice-based biomass, their applicability for bio-energy production is low due to conventional utilization of these materials for animal feeds and beds for animal husbandry. In addition to exact estimation of the total biomass, temporal variations in both generated amount and the type of agricultural biomass materials are also important for efficient utilization; fruit pruning twigs (January to March); barley-, been-, and mustard-related waste materials (April to June); rice-related waste (September to October). CONCLUSION(s): Such information provided in this study can be used to establish a master plan for efficient utilization of the agricultural wastes on purpose of bio-energy production.
Biofuel has been considered as promising renewable energy to solve various problems that result from increasing usage of fossil fuels since the early 20th century. In terms of chemical and physical properties as fuel, biobutanol has more merits than bioethanol. It could replace gasoline for transportation and industrial demand is increasing significantly. Production of butanol can be achieved by chemical synthesis or by microbial fermentation. The water hyacinth, an aquatic macrophyte, originated from tropical South America but is currently distributed all over the world. Water hyacinth has excellent water purification capacity and it can be utilized as animal feed, organic fertilizer, and biomass feedstock. However, it can cause problems in the rivers and lakes due to its rapid growth and dense mats formation. In this study, the potential of water hyacinth was evaluated as a lignocellulosic biomass feedstock in biobutanol fermentation by using Clostridium beijerinckii. Water hyacinth was converted to water hyacinth hydrolysate medium through pretreatment and saccharification. It was found that productivity of water hyacinth hydrolysate medium on biobutanol production was comparable to general medium.
Microalgae hold promise as a renewable energy source for the production of biofuel, as they can convert light energy into chemical energy through photosynthesis. However, cost-efficient harvest of microalgae remains a major challenge to commercial-scale algal biofuel production. We first investigated the potential of electrolytic water as a flocculant for harvesting Tetraselmis sp. Alkaline electrolyzed water (AEW) is produced at the cathode through water electrolysis. It contains mineral ions such as $Na^+$, $K^+$, $Ca^{2+}$, and $Mg^{2+}$ that can act as flocculants. The flocculation activity with AEW was evaluated via culture density, AEW concentration, medium pH, settling time, and ionic strength analyses. The flocculation efficiency was 88.7% at 20% AEW (pH 8, 10 min) with a biomass concentration of 2 g/l. The initial biomass concentration and medium pH had significant influences on the flocculation activity of AEW. A viability test of flocculated microalgal cells was conducted using Evans blue stain, and the cells appeared intact. Furthermore, the growth rate of Tetraselmis sp. in recycled flocculation medium was similar to the growth rate in fresh F/2 medium. Our results suggested that AEW flocculation could be a very useful and affordable methodology for fresh biomass harvesting with environmentally friendly easy operation in part of the algal biofuel production process.
Biomass derived jet fuel is proven as a potential alternative for the currently used fossil oriented energy. The efficient production of jet fuel precursor with special molecular structure is prerequisite in producing biomass derived jet fuel. We synthesized a new jet fuel precursor containing branched $C_{15}$ framework by aldol condensation of furfural (FA) and ethyl levulinate (EL), where the latter of two could be easily produced from lignocellulose by acid catalyzed processes. The highest yield of 56% for target jet fuel precursor could be obtained at the optimal reaction condition (molar ratio of FA/EL of 2, 323 K, 50 min) by using KOH as catalyst. The chemical structure of $C_{15}$ precursor was specified as (3E, 5E)-6-(furan-2-yl)-3-(furan-2-ylmethylene)-4-oxohex-5-enoic acid ($F_2E$). For stabilization, this yellowish solid precursor was hydrogenated at low temperature to obtain C=C bonds saturated product, and the chemical structure was proposed as 4-oxo-6-(tetrahydrofuran-2-yl)-3-(tetrahydrofuran-2-yl)-methyl hexanoic acid ($H-F_2E$). The successful synthesis of the new jet fuel precursors showed the significance that branched jet fuel could be potentially produced from biomass derived FA and EL via fewer steps.
Recently the production of ethanol from lignocecllulosics has received much attention due to immense potential for conversion of renewable biometerials into biofuels and chemicals. Fomitopsis palustris causes a typycal brown-rot and is unusual in that it rapidly depolymerize the cellulose in wood without removing the surrounding lignin that normally prevents microbial attack. This study demonstrated that the brown rot basidiomycete F. palustris was able to degrade crystalline cellulose. This fungus could also produce the three major cellulases (BGL, EXG and EG) when the cells were grown on 2.0% Avicel. The fungus was able to degrade both the crystalline and amorphous forms of cellulose from woody biomasses. Moreover, we found that this fungus has the processive EG like CBH which are able to degrade the crystalline region of cellulose. To establish the cellulase system in relation with degradation of woody biomass, we performed that purification, characterization and molecular cloning of a BGL, EGs and GLA from F. palustris grown on Avicel.
Gustan PARI;Lisna EFIYANTI;Saptadi DARMAWAN;Nur Adi SAPUTRA;Djeni HENDRA;Joseph ADAM;Alfred INKRIWANG;Rachman EFFENDI
Journal of the Korean Wood Science and Technology
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v.51
no.3
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pp.207-221
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2023
The increasing demand for clean energy requires considerable effort to find alternative energy sources, such as briquettes. This research aims to develop a charcoal briquette with added pine resin (API) that has excellent combustion speed and distinctive aroma. Briquettes are composed of charcoal, pine resin (concentration: 0%-30%), and starch (up to 7%). They are produced in several stages, including coconut shell pyrolysis in conventional combustion, to obtain charcoal for the briquette precursor. Briquette compaction is conducted by mixing and densifying the charcoal, pine resin, and starch using a hydraulic press for 3 min. The hydraulic press has a total surface area and diameter of 57.7 cm2 and 3.5 cm, respectively. The briquettes are dried at different temperatures, reaching 70℃ for 24 h. The study results show that the briquettes have a thickness and diameter of up to 2 and 3.5 cm, respectively; moisture of 2.18%-2.62%; ash of 11.61%-13.98%; volatile matter of 27.15%-51.74%; and fixed carbon content of 40.24%-59.46%. The compressive strength of the briquettes is 186-540 kg/cm2. Their calorific value is 5,338-6,120 kcal/kg, combusting at a high speed of 0.15-0.40 s. The methoxy naphthalene, phenol, benzopyrrole, and lauryl alcohol; ocimene, valencene, and cembrene are found in the API. The API briquette has several chemical compounds, such as musk ambrette, ocimene, sabinene, limonene, 1-(p-cumenyl) adamantane, butane, and propanal, which improve aroma, drug application, and fuel production. Accordingly, API briquettes have considerable potential as an alternative energy source and a health improvement product.
The effect of pH on anaerobic hydrogen production was investigated under various pH conditions ranging from pH 3 to 10. When the modified Gompertz equation was applied to the statistical analysis of the experimental data, the hydrogen production potential and specific hydrogen production rate at pH 5 were 1,182 ml and 112.5 ml/g biomass-h, respectively. In this experiment, the maximum theoretical hydrogen conversion ratio was 22.56%. The Haldane equation model was used to find the optimum pH for hydrogen production and the maximum specific hydrogen production rate. The optimum pH predicted by this model is 5.5 and the maximum specific hydrogen production rate is 119.6 ml/g VSS-h. These data fit well with the experimented data($r^2=0.98$).
Gasification is the essential technology that can meet the interim hydrogen demand of large quantity before entering the hydrogen economy. Although the hydrogen production that is based upon the pure renewable energy like wind and solar power will eventually prevail, the interim mass production of hydrogen for the next ten to twenty years will come from the technologies that can demonstrate the economic feasibility in production cost with a high potential in minimizing CO$_2$ generation and in improving plant efficiency. Particularly, feedstock such as natural gas, coal, petroleum residual oil, wastes, and biomass appears to be utilized in Korea as hydrogen source, at least during the short and medium period of time, owing to the advantage in production cost. Because one of the main reasons behind the recent hydrogen issue is the reduction requirement of CO$_2$ that would be controlled according to the climate change protocol, hydrogen production technologies must be developed to yield the minimal CO$_2$ generation.
Recently, anaerobic methane production of agricultural waste biomass has received increasing attention. Until now domestic BMP (Biochemical methane potential) studies concerned with agricultural waste biomass have concentrated on the several waste biomass such as livestock manure, food waste, and sewage sludge from WWTP (Waste water treatment plant). Especially, the lack of standardization study of BMP assay method has caused the confused comprehension and interpretation in the comparison of BMP results from various researchers. Germany and USA had established the standard methods, VDI 4630 and ASTM E2170-01, for the analysis of BMP and anaerobic organic degradation, respectively. In this review, BMP was defined in the aspect of organic material represented as COD (Chemical oxygen demand) and VS (Volatile solid), and the influence of several parameters on the methane potential of the feedstock was presented. In the investigation of domestic BMP case studies, BMP results of 18 biomass species generating from agriculture and agro-industry were presented. And BMP results of crop species reported from foreign case studies were presented according to the classification system of crops such as food crop, vegetables, oil seed and specialty crop, orchards, and fodder and energy crop. This review emphasizes the urgent need for characterizing the innumerable kind of biomass by their capability on methane production.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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