리그닌을 이용한 지속 가능 항공유 (SAF)

(Associate research professor Charles Kai with the newly-installed 20-gallon CELF reactor that'll be used in the project of scaling up the CELF biorefinery tech. Credit: UC Riverside)

나무의 단단함과 형태를 유지하는데 중요한 성분인 리그닌 (lignin)은 아쉽게도 유용한 물질로 가공하기 힘들어 그냥 태워버리는 경우가 대부분입니다. 따라서 과학자들은 이전부터 목재 폐기물에서 쉽게 추출할 수 있는 리그닌을 유용하게 사용할 수 있는 방법을 연구해 왔습니다.

리그닌: https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5647166&cid=62861&categoryId=62861

캘리포니아 대학 리버사이드 캠퍼스 (UC Riverside)의 연구팀은 리그닌을 이용해서 지속 가능 항공유 (sustainable aviation fuel (SAF))를 만드는 연구를 진행했습니다.

현재 SAF는 식물성 기름, 폐식용유, 농업 잔류물 같은 소재로 만들고 있으나 비용이 비싸고 양이 적다는 한계가 있습니다. 따라서 리그닌은 SAF의 소재로 주목받고 있습니다. 관건은 비용과 수율입니다.

찰스 카이 (Charles Kai) 교수가 이끄는 연구팀은 리그닌을 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran (THF))을 용액에서 전처치를 할 경우 전환 효율을 크게 높일 수 있다는 사실을 발견했습니다.

연구팀에 따르면 옥수수 잎에 THF 전처리를 해도 18% 많은 연료를 얻을 수 있습니다. 이 방법을 이용하면 건조된 옥수수 잎 1톤에서 167 리터의 가솔린 유사 연료를 확보할 수 있습니다. 리그닌에 같은 처리를 할 경우 무려 287 리터의 연료를 얻을 수 있습니다.

연구팀은 자체 개발한 CELF (co-solvent enhanced lignocellulosic fractionation) 반응로를 이용하면 제조 단가를 갤런 당 3.15달러로 낮출 수 있을 것으로 예상했습니다. 이는 기존의 SAF보다 1/3 수중이고 일반 제트유와 비교해도 2/3 수준입니다.

다만 순수 제조 단가는 유통, 저장, 판매 비용을 포함하지 않은 것으로 실제 제조 비용을 이만큼 줄이는데 성공해도 판매가는 이보다 더 비쌀 것입니다. 그러나 상업화에 성공한다면 SAF의 단가를 낮출 수 있다는 데서 주목됩니다.

과연 연구에서 끝나지 않고 실제 성과로 이어질지 궁금합니다.

참고

https://newatlas.com/aircraft/lignin-saf-cost/

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ee/d3ee02532b

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