농축산환경학

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농축산환경학에 대한 보고서 자료입니다.

목차

목차

1. 자연생태계와 농업생태계(관행농업생태계, 유기농업생태계)의 차이에 대하여 설명하시오. (20점)

2. 축산악취의 일반적 특성에 대하여 설명하시오. (10점)

3. 바이오매스(biomass)를 이용한 바이오 에너지 생산 방법에 대하여 설명하 시오. (20점)

참고문헌

본문내용

io\"와 양을 나타내는 \"Mass\"의 합성어로, 에너지나 자원으로 활용 가능한 생물 유기체를 의미한다. 바이오매스는 광합성을 통해 태양 에너지를 저장한 유기물로, 식물, 동물, 미생물 등 다양한 생물체를 포함한다. 바이오매스라는 용어는 1934년 러시아 학자가 해양 생물 협회지에 발표한 논문에서 처음 등장했다. 당시 해양 생물학자들은 동물성 플랑크톤의 계절별 성장 변화를 조사하기 위해 채취한 플랑크톤을 건조하여 질량을 측정했고, 이를 \"바이오매스\"라고 명명했다. 바이오매스는 태양에너지를 받는 식물과 미생물의 광합성에 의해 생성되는 식물체, 균체와 먹고 살아가는 동물체를 포함하는 생물 유기체 전체를 지칭하는 말이다. 따라서 바이오매스 자원은 곡물, 감자류를 포함한 전분질계의 자원과 초본, 임목과 농업부산물인 볏짚, 왕겨와 같은 셀룰로오스계의 자원과 사탕수수, 사탕무와 같은 당질계의 자원은 물론 가축의 분뇨, 사체와 미생물의 균체를 포함하는 단백질계의 자원까지를 포함하는 다양한 성상을 지니고 있다. 인류가 이들 자원을 활용하여 파생되는 종이류, 음식찌꺼기 등 유기성폐기물도 넓은 의미에서 바이오매스에 포함된다.
2. 바이오매스의 종류
바이오매스는 크게 일차 바이오매스와 이차 바이오매스로 분류된다. 우선 일차 바이오매스는 광합성을 통해 직접 생성되는 유기물로, 생체 바이오매스라고도 불립니다. 숲, 농작물, 해조류 등이 여기에 속하며 이차 바이오매스는 일차 바이오매스로부터 생산된 유기물로, 사망 바이오매스 또는 폐기물 바이오매스라고도 불린다. 땔감, 농업 부산물, 음식물 쓰레기, 목재 가공 폐기물 등이 여기에 속한다.
3. 바이오매스의 활용
바이오매스는 다양한 방식으로 활용될 수 있다.
(1) 에너지 생산
바이오매스는 직접 연료로 사용하거나, 발효, 가스화 등의 과정을 통해 바이오에너지를 생산하는 데 사용된다. 바이오에너지는 화석 연료의 대체 에너지원으로 주목받고 있으며, 온실 가스 배출량 감소에도 기여할 수 있다.
(2) 소재 생산
바이오매스는 플라스틱, 섬유, 화학 물질 등 다양한 바이오 소재를 생산하는 데 사용된다. 바이오 소재는 환경 친화적이고 지속 가능한 소재로 각광받고 있으며, 석유 기반 소재를 대체할 수 있는 잠재력을 지닌다.
(3) 사료 생산
바이오매스는 가축 사료나 수산 사료로 활용될 수 있다. 특히, 농업 부산물이나 식량 쓰레기를 사료로 재활용하는 것은 자원 순환 측면에서 매우 중요하다.
(4) 토양 개량
바이오매스는 퇴비나 바이오차(Biochar)로 활용되는데 바이오차(Biochar)는 바이오매스(Biomass)와 숯(Charcoal)의 합성어로, 바이오매스를 산소가 없는 환경에서 열분해를 통해 만든 탄소 함량이 높은 고형물을 말한다. 바이오차는 주로 토양의 구조와 비옥도를 개선하는 데 사용된다. 바이오 퇴비나 바이오차는 화학 비료의 대체제로 사용될 수 있으며, 토양 유기물 함량을 증가시키고 토양 미생물 활동을 활성화하는 데 도움을 준다.
4. 바이오매스의 이점
첫째, 지속 가능한 에너지원으로 바이오매스는 재생 가능한 에너지원이며, 지속 가능한 방식으로 생산 및 활용될 수 있다.
둘째, 탄소 중립으로 바이오매스는 성장 과정에서 대기 중 이산화탄소를 흡수하기 때문에, 연소 과정에서 배출되는 이산화탄소는 순환되는 탄소로 간주된다.
셋째, 환경오염 감소로 바이오매스는 화석 연료를 대체함으로써 대기 오염, 수질 오염, 지구 온난화 등의 환경 문제를 해결하는 데 기여할 수 있다.
5, 생산방법
바이오매스를 이용한 바이오 에너지 생산 방법은 다음과 같다.
(1) 직접 연소
바이오매스를 연소시켜 열과 전기를 생산하는 방법이다. 가장 간단한 방법이지만, 연소 과정에서 대기 오염 물질이 발생할 수 있다.
(2) 가스화(가스 생산)
바이오매스를 가스화하여 합성가스를 생성하고, 이를 연료로 사용하는 방법이다. 합성가스는 수소와 일산화탄소로 이루어져 있으며, 이를 이용하여 발전이나 수소 연료 생산 등 다양한 분야에 활용할 수 있다. 또 유기물을 발효시켜 메탄 가스를 생성하는 과정이다. 이 메탄가스는 가스 발전기를 통해 전기나 열 에너지로 변환될 수 있다. 음식물 폐기물, 동물 배설물, 농작물 폐기물 등의 바이오매스를 발효시켜 생산할 수 있다.
(3) 열분해(열화학적 변환)
바이오매스를 고온에서 분해하여 바이오 오일, 가스, 탄을 생산하는 방법이다. 바이오 오일은 액체 연료로 사용할 수 있으며, 가스와 탄은 발전이나 시멘트 제조 등에 활용할 수 있다. 더불어 바이오매스를 열화학적으로 변환하여 수소나 메탄 등의 가스를 생산하는 과정이다. 이 가스는 연료전지를 이용하여 전기를 생산하거나, 가스 발전기를 이용하여 열에너지를 생산하는 데 사용될 수 있다.
(4) 발효
바이오매스에서 알코올이나 메탄 같은 가스를 생산하는 방법이다. 대표적인 예로는 에탄올과 바이오가스가 있다.
(5) 수소 생산
바이오매스에서 리그닌을 분해하여 수소를 생산하는 방법이다. 수소는 미래의 청정 에너지원으로 주목받고 있으며, 이를 이용하여 수소 연료전지 등 다양한 분야에 활용할 수 있다.
(6) 바이오가스 생산
바이오에탄올 생산: 곡물이나 과일 등의 바이오매스를 발효시켜 에탄올을 생산하는 과정이다. 이 에탄올은 차량 연료나 산업용 연료로 사용될 수 있다. 옥수수, 사탕수수, 밀, 보리 등의 곡물을 이용하여 생산할 수 있다.
(7) 바이오디젤 생산
식물성 기름이나 동물성 지방 등의 바이오매스를 화학적으로 처리하여 디젤을 생산하는 과정이다. 이 디젤은 차량 연료나 산업용 연료로 사용될 수 있다. 콩기름, 유채기름, 팜유 등의 식물성 기름을 이용하여 생산할 수 있다.
바이오매스를 이용한 바이오 에너지 생산은 환경 친화적이며 지속 가능한 에너지 생산 방법으로 주목받고 있다. 하지만, 바이오매스의 생산과 수집에 많은 비용과 시간이 소요되며, 생산된 에너지의 양이 충분하지 않다는 단점이 있다. 이처럼 바이오매스를 이용한 바이오 에너지 생산은 환경 친화적이며, 재생 가능한 에너지 자원으로 주목받고 있다. 또, 탄소 배출량을 줄일 수 있어 기후 변화 대응에도 기여할 수 있다.
참고문헌
농축산환경학 한국방송통신대학교 출판문화원

키워드

농축산환경학,   생태계,   자연생태계,   농업생태계,   축산악취,   바이오매스