Sugino Machine Co, Ltd 최고 연구원과의 협력WaterjetBiomass에 대한 전처리 기술을 개발했습니다
이 기술 개발은 촉매, 화학 물질 또는 유기 용매를 바카라 주소하지 않고 물만 바카라 주소하여 환경 영향이 낮은 바이오 매스를 효과적으로 바카라 주소하기위한 기본 기술을 확립하는 것을 목표로합니다 이것은 분말 공학 및 효소 공학을 결합한 혼합 필드 퓨전 유형으로,이 분야에서 전례가없는바이오 프로세스음식과 경쟁하지 마십시오celulose에너지 자원 (액체 연료)은 전 세계적으로 극복 해야하는 주요 과제이며,이 기술이 확립되면 국제 이니셔티브를 유치 할 국내 기술이 될 가능성이 높습니다
이 기술은 1L의 바이오 에탄올을 얻는 데 필요한 전처리 비용 (전력 소비)을 크게 줄일 것으로 예상됩니다
또한 최근 몇 년 동안 소형화로 인해 나노 섬유 셀룰로오스를 바카라 주소하는 녹색 복합재에 대한 연구가 활성화되었지만 소형화는 박격포 연삭 및 전기 방사 방법을 바카라 주소하여 생산 효율성을 낮게 만들고 소형화의 균일성에 문제가 있습니다 이번에 개발 된 전처리 기술은 연속 처리이기 때문에 대량 생산 될 수 있으며,이를 효소 반응과 결합함으로써 녹색 복합재의 연구 및 발달을 가속화하는 균일하게 나노 지체 화 된 셀룰로오스를 대량 생산하는 것으로 예상 될 수 있습니다
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사진 : 개발 된 바이오 매스 전처리 기술을 통합 한 바이오 매스 초-파인 장치
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식물의 주요 성분 인 셀룰로오스는 지구상에서 가장 큰 바이오 매스이며, 이는 석유 및 천연 가스와 같은 화석 자원의 예비를 초과합니다 이 셀룰로오스를 산업 자원으로 바카라 주소하기위한 기본 기술을 개발하고 싶지만 바이오 폴리머 인 셀룰로오스는 강력한 결정 구조를 가지므로 분해하고 정제하기가 어렵고 바카라 주소이 느립니다 현재, 셀룰로오스 소형화 및 연삭 방법은 강산 및 초 임계 방법, 기계 화학적 방법, 이온 성 액체 등을 바카라 주소하여 산업 자원과 같은 바이오 매스를 바카라 주소하는 방법을 포함하여 조사되고있다 그러나 폐기물 액체 등으로 인해 환경 영향이 낮은 셀룰로오스 처리 기술과 높은 환경 부하, 높은 비용, 생산 효율 및 바카라 주소 된 효소의 양과 같은 문제가 필요합니다
바이오 매스 바카라 주소에 관한 두 가지 주요 트렌드도 있습니다
하나는 구조 단위 인 설탕으로 분해하는 것입니다 미생물의 발효를위한 원료 인 포도당이 셀룰로오스로부터 얻어 질 수 있다면, 액체 연료 인 바이오 에탄올뿐만 아니라 바이오 폴리머를위한 원료 및 고 부가가치 유기산을 생산할 수있다 다른 하나는 나노-레벨 (셀룰로오스 나노 섬유)에서 셀룰로오스의 광섬유를 바카라 주소하는데, 이는 고성능 및 저온 확장 특성을 이용하는 다양한 수지에 대한 강화제로서 셀룰로스 나노 섬유로부터 100% 바이오 매스 유래 복합 재료 (녹색 복합재)를 생성 할 수있게한다
이 두 가지 흐름 모두에서 바이오 매스의 소형화는 주요 개발 요소입니다
Sugino Machine과 AIST는 촉매제 나 유해한 화학 물질을 바카라 주소하지 않고 환경에 조화를 이루는 바이오 매스를 효과적으로 활용하기 위해 기본 기술을 개발하기 위해 협력 해 왔습니다
이 공동 연구는 물 제트의 더 미세하고 분산 된 분말 능력에 중점을 두었습니다 이 기술을 바이오 매스 산업 자원의 바카라 주소을위한 전처리로 적용하기 위해, 우리는 물 제트를 바카라 주소하여 셀룰로오스를 개선하기위한 기술 개발을 구현했습니다 구체적으로,이 연구는 Sugino Machine이 개발 한 기존의 미니어처 장치를 기반으로 바이오 매스를 분쇄 할 수있는 초 미세 장치를 개발하고 환경에 영향을 미치는 화학 물질을 바카라 주소하지 않고 환경과 조화를 이루는 전처리 기술을 제공하기 위해 수행되었습니다
오늘날 개발 한 워터 제트를 바카라 주소한 전처리 기술은 물만 바카라 주소하여 단기간에 연속적이고 많은 양의 단단한 재료를 허용합니다 (그림 1) 산이나 알칼리와 같이 환경 적으로 영향을 미치는 화학 물질을 바카라 주소하지 않고 재료를 분쇄 할 수 있으며, 이러한 특성은 바이오 매스의 분쇄 (전처리)에 매우 적합한 것으로 간주됩니다
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그림 1 : 워터 제트기를 바카라 주소한 초 미세 장치를 바카라 주소한 바이오 매스 분쇄의 펀치 그림
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AIST는 2008 년 Sugino Machine과의 공동 연구를 시작하여 초산 장치에서 결정질 셀룰로오스에 대한 미세화 메커니즘을 설명하고 효소의 반응성을 테스트했습니다 이들 바이오 폴리머가 초산형 장치를 바카라 주소하여 처리 될 때, 높은 결정도를 유지하면서 약 20 nm의 균일 한 폭을 갖는 나노 섬유 (도 2)가 얻을 수 있음이 밝혀졌다 결과는 나노 수준에서의 소형화로 인해 특정 표면적이 증가하고 효소와의 접촉 가능성을 증가시킴으로써 효소 반응성이 향상 될 수 있음을 시사한다 높은 결정도에도 불구하고 매우 미세한 장치에 의해 미세하게 정제 된 셀룰로오스에 효소가 실제로 적용되었을 때, 최종 분해 효율이 약 6 배나 개선되었고, 효소 반응 시간은 몇 분의 1로 감소 될 수있다 이 분해 메커니즘은 결정 구조를 방해함으로써 효소 반응을 촉진하는 기존의 아이디어와 다른 새로운 메커니즘이다
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그림 2 : 종횡비가 높은 나노 섬유
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또한 녹색 복합재를 개발하기 위해 나노 수준에서 균일하게 정제 된 결정질 셀룰로오스를 얻기 위해 연구가 수행되고 있습니다 소형화에 의해 얻어진 광학적 특성을 이용하면 유기 EL 디스플레이의 투명 기판에 적용되는 것과 같은 차세대 유연한 디스플레이 일 것으로 예상됩니다 소형화 장치를 바카라 주소한 소형화 후, 우리는 현재 효소 반응을 제어함으로써 완전히 분해되기보다는 나노 수준에서의 소형화를 고려하고있다 산 및 기타 물리적 연삭 방법과 달리,이 기술의 개발을 통해 얻은 정제 된 셀룰로오스는 결정 구조를 유지하여 이러한 (고강도, 낮은 열 팽창 등)의 고유 특성을 활용하는 새로운 기능성 재료를 개발할 수 있습니다
이전에는 이러한 바이오 매스를 분해하거나 소형화하려는 목적에 따라 산 및 물리적 분쇄 수단을 변경해야했지만,이 장치는 동시에 두 목적 (분해 또는 소형화)을 동시에 달성 할 수있어 바이오 매스를 효과적으로 바카라 주소하기위한 매우 혁신적인 기술이 될 수 있습니다
또한 소형화 바이오 매스의 도전 중 하나는 이러한 소형화가 진행됨에 따라 샘플의 점도가 증가하여 처리하기가 어렵다는 것입니다 이 경향은 처리 된 샘플의 농도가 증가 할 때 특히 눈에 띄게됩니다 이것은 바이오 매스가 감소하고 분자 표면의 하이드 록실기가 노출되기 때문에 생각되며, 분자 사이의 네트워크 유사 네트워크는 분자 주변의 수질 분자와의 수소 결합을 통해 형성되어 겔화의 진행을 초래합니다 샘플의 겔화는 단위 시간당 처리량 및 장비 로딩과 같은 생산 에너지 비용 측면에서 불편합니다
이 문제와 관련하여 장치 구조의 추가 개선이 이루어질 것입니다 (장치의 회로 증가,캐비테이션
앞으로 우리는이 장치를 실용적으로 바카라 주소하는 것을 목표로하며, 천연 (목재 및 쌀 밀짚과 같은 산업 폐기물)에 가까운 재료를 바카라 주소하여 시연 테스트를 수행하고, 매우 효율적인 소형화 장치를 개발하고, 생산하는 "셀룰로스 나노 섬유"를 생산하고 이러한 장치의 이익을 증가시킬 것입니다
현재 전력 소비를 줄이고 고농도 처리를 가능하게하기 위해 장치의 추가 개선이 이루어지고 있습니다 3 년 만에 목표는 현재 처리 작업 수를 절반 미만으로 줄이는 것입니다