녹조류(algae)가 바이오에너지 최종적인 해결안이다.

최근 청계천에 녹조 발생으로 문제가 되고 있다. 4대강사업의 무리한 보의 건설로 녹조 발생의 우려도 높아지고 있다.

 

녹조를 바이오에너지로 이용할 경우 식수나 공업용수, 농업용수 등으로 쓰는 4대강이 아닌 다른  곳에서 재배되어야 한다.

 

4대강에서 녹조가 대랑 발생할 경우 그 것은 환경의 재앙이다.

 

특히 일부 종류의 녹조는 소금기가 남아 있는 새만금, 시화호, 폐염전 지역에서도 자랄 수 있어 우리나라도 더 큰 관심을 가져야 한다. 밑의 글은 약 6개월전에 이 블로그에 올린 글이나 다시 한번 일반의 정보를 위하여 올린다.

 

녹조류(algae)가 바이오에너지 최종적인 해결안이다.

우리나라에서 algae에 대한 번역으로 '미세조류', '해조류' 등 여러 번역이 행하여 지고 있다. 해조류는 바다에서 나는 미역 김, 등과 혼동될 우려가 있어 좋은 번역은 아니 것 같다.  미세조류도 'micro algae'의 번역인데 '녹조'라는 번역이 간명하여 적당한 것 같다.

 

캐나다에서 여러가지 자료를 받은 것과 직접 관계자들하고 접촉을 한 결과를 보면 바이오연료는 궁극적으로는 셀룰로스와 녹조류 두가지로 될 것 으로 보인다.

 

그 이유를 설명해 보자. 콩이나 옥수수는 이미 식용작물로 바이오연로의 원료로 사용안 하는 방향으로 진전되고 있다.

 

한때 주목을 받았던 자트로파도 사실 결정적인 문제가 있다. 즉 처음에는 자트로파가 식용작물을 재배하기 어려운 건조지에서도 자라는 것으로 알려졌다. 그러나 그 것은 사실이 아닌 것으로 나타났다. 즉 물이 풍부하고 비옥한 땅에서 재배를 해야만 지방의 생산이 제대로 되는 것으로 나타났다. 따라서 식용작물의 경작과 경쟁이 되는 면이 있다.

 

사탕수수나 야자나무는 열대지역에서 기후조건이 맞는 곳에서나 가능하다. 장래 재배 가능한 양을 살펴 보면 브라질의 경우를 제외하고는 제한된 양만을 제외할 수 있는 것이다.

 

 그리고 캐나다에서 현재 유채의 일종인 캐놀라유가 연간 150만톤 정도 생산되어 현재 75%가 식용, 그리고 나머지 25% 정도가 바이오디젤 제조 목적으로 사용되고 있다 .캐나다의 땅이 넓고 캐놀라가 비교적 병충해에 강하고 재배에 노동력이 적게 들어 캐놀라 재배가 추가적으로 가능하다. 그러나 그 양도 캐나다 장래 바이오연료의 양을 다 충족하기는 어렵다.

 

짚이나 나무의 셀룰로스에서 바이오연료를 추출하는 것은 위에서 이야기 언급한 소스보다는 여유가 있다. 그러나 아직은 기술적으로 문제도 많이 남아 있다. 그리고 우리나라의 경우는 셀룰로스 소스만으로는 화석연료를 대체할 만한 충분한 양을 얻기는 어려울 것이다.

 

지금 녹조가 바이오연료의 원료로 주목받고 있는 이유는 단위 면적당 생산가능량이 크기 때문이다. 미국 매릴랜드 주(남한의 1/3크기)에서 녹조를 재배하면 미국 전체의 화석연료수요를 대체할 수 있다는 결과가 나와 있다.

 

현재 녹조를 재배하는 방법은 3가지고 나뉜다.

 

개방형으로 논과 같은 곳에서 재배하는 방법, 밀폐된 공간에서 탄소와 온도를 조정하면 키우는 방법, 그리고 반응기와 같은 곳에서 경우에 따라서는 빛이 없이도 키우는 방법이다.

 

그런데 미국에서 진행되는 상황을 보면 개방형은 물이 풍부하여 전에 벼농사를 하였던 곳인 루이지애나 주에서 실험하고, 밀폐형은 애리조나나 뉴멕시코주처럼 일사량은 풍부하나 물이 부족한 지역에서 주로 실험된다.

 

그런데 밑에서 조사되어 예시된 비용분석에서와 같이 녹조 재배에 있어 물관리 비용과 시설비용이 크다.  물론 지역에 따라 토지 비용도 차이가 날 것이다. 이러한 내용이나 실제 인용되는 정보를 보면 물이 풍부한 환경에서는 개방형이 유리한 것이다.

 

우리나라의 경우 기존에 논이 있거나 주위에서 물의 공급이 원활한 지역에서는 개방형으로 실험하고 발전소, 제철소 등의 인근에서 탄소 공급을 받아 단위 면적당 수율을 높이려는 곳에서는 밀폐형으로 시도할 수 있다.

 

지금 녹조에서 기름을 빼낸 나머지 성분은 동물 사료로 사용될 수 있다. 그렇다면 기름 추출과정에서 유기용매 보다는 그냥 압축 또는 메타놀 정도를 주입한 후 제거하는 방향으로 나가야 될 것이다.

 

최근 캄보디아에서 활동하는 한국기업의 소식이 들린다. 캄보디아에서는 논이 흔하여 쌀이 그 다지 고부가가치 작물이 아닌데, 일부 지역에서 개방형으로 녹조를 재배하여 바이오 연료를 생산하는 것도 좋은 방향일 것이다.

 

우선 우리나라에서 환경에 맞는 종자 선택작업을 할 필요있다. 또한 미국에서는 현재 유전공학을 이용하여 지방의 수율을 높이는 것 뿐 아니라 화학반응 없이 직접 연료로 사용될 수 있는 것을 분비하는 종자를 만드는 것도 연구하고 있다.

 

정리하면 녹조는 우리나라에서와 같이 적은 국토에서도 바이오연료의 원료로 가능할 수 있다. 특히 논농사를 해 본 경험으로 녹조의 개방형 재배에 대해서도 실전적인 경험이 있어 도움이 될 것이다.

 

우리나라에서 녹조를 이용한 바이오연료 생산방법에 대해 더 연구할 필요가 있다고 생각한다.

 

 

“Algae to the rescue” if other advanced biofuels spark “everything vs. fuel” scramble? Two reports address the futurescape

Two thought-provoking essays - one on algae energy and the other on advanced biofuels, survey the advanced biofuels economic drivers and investment landscape.

Philip Brown of Diversified Energy calls for four priorities in algae R&D. First, re-focus research and development (R&D) activities towards minimizing operations and maintenance (O&M) costs for algae production systems. Second, emphasize co-product capture and marketability to maximize revenue generation. Third, aggressively develop technologies and processes that significantly improve total  algae yields, without dramatically increasing costs. Fourth, reduce total capital costs, through advanced technology, of algae production and harvesting.

The report used more than 50 independent variables supported by detailed engineering specifications, commodity market data, and vendor quotes for equipment costs to develop one of the first detailed public models for the capital cost of algae energy systems.

The complete Brown report can be downloaded here.

Dr. Tom Konrad looks at lessons learned from first generation biofuels and in particular looks at the potential that a “everything vs. fuel” may replace the “food vs fuel” debate, noting that  “the paper industry (especially those companies which do not own forestry assets) will likely be hurt by rising pulp prices, like Mexicans who found they could not buy tortillas…This line of reasoning might also give you pause if you’re considering warming your home with a wood pellet stove.  The advent of biofuels from wood chips will mean that the price of your wood pellets will start to track the price of petroleum, just like the price of vegetable oils are already doing.   From an economic perspective, heating with wood pellets may become not much different than using heating oil.”

Konrad looks at the potential for algae to change the equation, but from an investment perspective cautioned that “the rigors of being a public company are not the best environment in which to develop an emerging technology.  Algae could well be a monumental success story, but that does not mean that any of these three companies will participate in that success.”