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장규민 ( Kyumin Jang ),강동우 ( Dongwoo Kang ),유윤성 ( Yunsung Yoo ),김인준 ( Injun Kim ),최원용 ( Wonyong Choi ),박진원 ( Jinwon Park ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2020 No.-
LFG가스에는 메탄과 이산화탄소가 50%, 30%가 포함되어 있다. 본 연구에서는 LFG가스 내의 이산화탄소를 흡수 후 ash에서 추출한 Ca(OH)<sub>2</sub>를 첨가해 전환실험을 하였다. 대표적인 흡수제인 Monoethanolamine을 사용하여 이산화탄소를 흡수시켜, 흡수곡선을 도시하였다. Gas Chromatography(GC)분석을 통해 흡수된 가스의 순도를 확인하였다. ash를 채취하여, inductively coupled plasma optical emission spectrometry(ICP-OES)분석, X-ray fluorescence(XRF)분석, X Ray Diffraction(XRD)분석을 통해 Ca의 함량을 확인하였다. 추출 용제로 hydrochloric acid 40%를 사용하였으며, pH를 11와 13으로 조절하기 위해 NaOH를 주입한 결과로 불순물과 Ca(OH)<sub>2</sub>가 침전되었다. 침전물에 대하여 XRD분석을 하여 침전물이 Calcium hydroxide임을 확인하였다. 포화된 흡수제에 Calcium hydroxide를 첨가하여 흡수제를 재생시켰다.
LFG 고순도화 및 플라이 애쉬 내 칼슘 이온을 통한 CO<sub>2</sub> 활용
장규민 ( Kyumin Jang ),유윤성 ( Yunsung Yoo ),이동욱 ( Dongwook Lee ),최원용 ( Won Yong Choi ),( Cristian Aravena ),김인준 ( Injun Kim ),박진원 ( Jinwon Park ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2021 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2021 No.-
본 연구는 MEA를 이용한 Landfill gas(LFG) CCUS 프로세스와 Municipal Solid Waste Incineration(MSWI) fly ash에서 추출한 Ca 이온을 활용하여 포화 된 Monoethanolamine(MEA)의 재생에 대한 연구를 하였다. LFG는 유기 폐기물의 혐기성 소화에 의해 생성된 혼합물로, 주로 CO<sub>2</sub> (30-50 vol.%)와 CH<sub>4</sub> (40-60 vol.%)를 함유하고 있다. LFG에 CO<sub>2</sub>가 존재하면 열량이 감소하기 때문에, CO<sub>2</sub>의 제거를 통해 양질의 메탄가스를 생산하고자 한다. Carbon Capture Utilization and Storage(CCUS)는 배가스로부터 CO<sub>2</sub>를 선택적으로 포집 후 이를 저장 및 유용 물질로 활용하는 기술이다. 일반적으로 MEA는 CO<sub>2</sub>와의 반응에서 높은 흡수 용량과 반응속도로 인해 사용되는 상용 흡수제지만 재생에 다량의 에너지가 소모되는 단점이 있다. 이에 따라 광물 탄산화를 활용하여 포화된 MEA를 추가적인 에너지 소모 없이 재생하였다. 광물 탄산화의 원료 물질은 고형 폐기물 소각에서 발생하는 MSWI fly ash를 선정하였으며 3단계로 구성된 pH-swing method를 통해 Ca를 추출하였다. 추출 용제로 1N-citric acid, acetic acid, formic acid가 사용되었으며 칼슘 이온 회수율은 각각 82.82 %, 98.35 %, 97.99 %를 달성하였다. 이후 LFG 내 CO<sub>2</sub>를 제거하기 위해 흡수실험을 진행하였으며 시간 별 CH<sub>4</sub>-CO<sub>2</sub> 농도 곡선을 도시하였다. 포화 된 흡수제의 재생을 위하여 fly ash에서 추출한 Ca를 첨가하여 흡수제를 재생하였으며 침전된 침전물은 여과 후 회수하였다. pH-swing method에서 발생한 상등액과 침전물에 대하여 Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP-OES) 분석, X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope(SEM) 분석을 통해 구성성분의 농도 및 최종 Ca 이온의 형태를 확인하였다.