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식용 원료로부터 바이오에탄올 생산은 곡물 가격 상승을 비롯하여 다양한 문제점을 야기하고 있는 시점에서, 비식용 원료를 사용하고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 목질계 바이오매스로부터 전처리, 당화, 발효 과정을 거쳐 생물학적으로 바이오에탄올을 생산하는 연구가 한창 진행되고 있지만, 목질계 원료의 전처리 과정에 많은 어려움이 있는 것이 사실이다. 또한 목질계 원료의 리그닌 성분은 전통적인 생물학적 발효 공정에서는 에탄올로의 전환이 어려워 보통 열원으로써 사용되고 있다. 소개하고자 하는 합성가스 발효 공정은 목질계 바이오매스의 가스화를 통해 셀룰로스, 헤미셀룰로스 뿐만 아니라 리그닌까지도 합성가스로 전환시키는 공정을 포함하고 있다. 합성가스의 정제 후 미생물을 사용하여 발효 공정에 의해
바이오에탄올을 생산한다. 에탄올 생산 공정의 반응식은 다음과 같다.
6CO + 3H2O → C2H5OH + 4CO2
2CO2 + 6H2 → C2H5OH + 3H2O
합성가스가 생물 반응기로 유입되기 전 가스 정제를 통하여 미생물에 대한 독성을 제거해야 하며, 발효 과정에서 에탄올 외에 다른 부산물이 생성되기도 하므로 부산물보다 에탄올을 높은 농도로 생산할 수 있는 미생물의 선정 및 반응 조건의 도출이 요구된다. 또한 기-액 사이에서 일어나는 반응이므로 기-액 물질전달을 효율적으로 수행할 수 있는 생물 반응기의 설계가 중요한 요소라 할 수 있다. 현재 Coskata, Conocophillips 등의 회사가 합성가스 발효에 관심을 가지고, 실증 플랜트 건설 및 상용화를 목적으로 연구를 진행하고 있다.