바이오매스의 종류

일반적으로 대기중의 탄소가 광합성에 의해 고정된 식물자원, 미생물 대사산물 등 말하지만, 산업용 플라스틱 원료차원에서는 기존의 생분해 플라스틱을 바이오매스 종류의 범주에 포함시키고 있다.

(1) 초본 에너지 작물

다 자라는데 2～3년이 소요되고 매년 수확이 가능한 다년생 작물로 스위치그래스(switchgrass), 미스컨터스(코끼리풀이나 부들), 대나무, 사탕수수, 톨페스큐(벼과), 코치아, 개밀 등이 있다.

(2) 짧은 주기의 목본 작물

5～8년이면 수확할 수 있는 속성의 활엽수로서 잡종 포플러, 잡종 버드나무, 은단풍, 미루나무, 녹색 물푸레나무, 검정호두나무, 풍나무, 시카모어(플라타너스) 등이 있다.

(3) 산업작물

특정 산업의 화학물질을 생산하기 위해 개발 조성되는 작물로서, 섬유질 추출용 케나후(양마)과 짚류, 리시놀산 추출용 피마자 등이 있다.

(4) 농작물

대개 당류, 기름, 그리고 플라스틱이나 다른 화학물질들을 만드는데 사용될 수 있는 여러 추출물 등을 산출하는 것으로 현행 유통중인 생산품과 미래에 새롭게 개발될 상품의 성분을 포함하는 작물로 옥수수 전분 및 옥수수유; 대두유과 대두가루; 밀전분, 기타 식물유 등이 있다.

(5) 수중 바이오매스 자원

조류, 대형 해조류, 그 외 해초와 해양 미생물 등이 있다.

(6) 농업 작물 찌꺼기

추수되지 않거나 상업적인 유통과 거리가 먼 줄기나 이파리로서 옥수수대(줄기, 이파리, 껍질, 알맹이), 밀짚, 볏짚 등을 말한다.

(7) 임업 폐기물

미리 솎아내고 죽은 나무를 제거하는 등의 수림 관리 작업에 의해 만들어지는 것 뿐 아니라 상업용의 침엽수, 활엽수 중 벌채되지 않았거나 벌목장에서 제외된 수림 등을 포함한다.

(8) 도시 쓰레기

주거, 상업, 산업용의 이미 소비된 쓰레기로서 폐지, 판지, 폐가구, 작업장 쓰레기, 플라스틱 폐기물 등을 말한다.

(9) 부산물과 폐기물

바이오매스 전과정에 걸쳐서 생겨나는 바이오매스 공정 폐기물로 총칭되는 부산물과 폐기물로서 예를 들면 제품이나 종이를 만들려는 목재 처리 과정에서 생겨나는 톱밥, 나무껍질, 가지, 이파리 등 또한 식품회사에서 옥수수를 이용한 전분, 전분당 제조후 발생되는 옥피 , 두부박, 커피박 등이 있다.

(10) 생분해플라스틱 원료소재

셀룰로오스(Cellouse), 펙틴(Pectin), 키틴(Chitin), PLA (Polylacticacid, 폴리유산), PCL (Polycaprolactone, 폴리카프로락톤), PEU (Polyesterurethane, 폴리에스테르우레탄), AP (Alipahatic Polyestr, 지방족폴리에스테르), Alo/Ali (Aromatic/Aliphatic copolyester, 방향족/지방족 코폴리에스테르) Bio-PDO (Propanediol), CA(Celluouse Acetate), PGA (Ployglycolicacid, 폴리글리콜산), PBS (Polybutylene succinate, 폴리부틸렌석시네이트), PHB (Polyhydroxybutyrate, 폴리하이드록시부티레이트), PVA(Polyvinylalcohol) TPS (Thermoplastic starch, 열가소성 전분), PVA (Poly Viinyl Alcohol, 폴리비닐알코올), PHA (Poly Hydroxy alkanoate PHB와 PHV의 copolymer) 등을 말한다.

(11) 기타

농장이나 육류 가공 작업에서 생겨나는 쓰레기, 에너지를 포함한 여러 제품을 만드는데 사용될 수 있는 것을 말한다.
최근에는 무한자원에 속하는 1년생 작물, 해조류, 산업 폐기물을 사용하는 경우가 많고, 식용자원인 전분을 사용하는 것보다 비식용계 유기성 폐자원을 이용한 연구개발이 매우 활발한 추세이다.

바이오매스의 제품적용 분야

상당수 에너지원으로 사용이 되는 경우도 많지만, 본 내용에서는 플라스틱 대체, 산업용품, 건축 토목, 패키징 분야 등을 중심으로 고찰하였다.

(1) 재생 플라스틱

바이오매스 자원에서 생산되는 프라스틱 대체 분야는 석유화학제품에서 나오는 플라스틱을 대체하리라는 큰 기대를 보여준다. 일반적인 범주로 식물을 기초로한 분해가능 고분자, 탄수화물(섬유질, 녹말, 키틴질) 고분자, 리그닌 고분자가 있다. 구체적인 예로 녹말 에스테르, 섬유질 초산염 혼합물, 폴리락트산(PLA PolyLactic Acid), 폴리하이드로옥시부테인산(PHB PolyHydroxyButyric acid), 열가소성 단백질 등이 있다.

(2) 천연섬유

종이 제품, 직물류, 다양한 종류의 줄, 실, 섬유들이 바이오매스 섬유질로부터 만들어진다. 펄프와 제지 공정이 향상되고 있고, 다른 공급원을 이용하는 새로운 공정 기술이 개발되고 있다. 천연섬유를 기초해서 개발되는 새로운 제품들에는 절연재와 토양 부식 제어용 지질섬유(geotextiles)가 있다. 또한 이런 섬유들은 여러 제품의 내용물로 재생 불가능한 물질들을 대체하는 과정에 있다.

(3) 천연 구조 물질

강화 목재와 나뭇결 판넬과 같은 건축자재들은 일차적으로 나무로 만들어진다. 다른 플라스틱, 생분해수지, 식물체 분말 등 유기성분과 시멘트, 탄산칼슘, 탈크 등 무기성분으로 바이오매스 섬유질을 결합시킨, 새롭게 합성된 MDF 판넬과 같은 구조 물질이 만들어지고 있다.

바이오플라스틱 적용 분야

각국의 바이오 플라스틱 개발업체 현황

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