공기 및 산업 플랜트에서 CO2를 재활용하는 데 비용이 많이 드는 가스 분리가 필요하지 않을 수 있습니다.

미시간 대학 연구진에 따르면 이산화탄소 배출을 바이오 연료나 의약품과 같은 유용한 제품으로 전환하는 과정에서 비용이 많이 드는 단계가 필요하지 않을 수도 있다고 합니다.

지구 대기의 이산화탄소는 기후 변화의 주요 동인이며, 화석 연료 연소가 전체 CO2 배출량의 90%를 차지합니다.4월에 도입된 새로운 EPA 규정에서는 화석 연료 공장이 2039년까지 온실가스 배출량을 90%까지 줄여야 한다고 요구하고 있습니다.

많은 연구자들은 의류, 향수, 제트 연료, 콘크리트, 플라스틱 등 우리가 매일 의존하는 많은 제품을 만드는 데 탄소가 필요할 때 CO2를 저장하는 것은 낭비가 될 것이라고 주장합니다.그러나 CO2를 재활용하려면 일반적으로 다른 가스와 분리해야 합니다. 이 과정에는 엄청난 가격이 붙을 수 있습니다.

이제 박테리아 코팅으로 강화된 새로운 종류의 전극은 이 단계를 건너뛸 수 있습니다.기존의 금속 전극은 황, 산소, 기타 공기 성분 및 연도 가스와 반응하지만 박테리아는 이에 덜 민감한 것으로 보입니다.

"이러한 전극 또는 생체촉매의 미생물은 더 적은 농도의 CO2를 사용할 수 있으며 금속 촉매를 사용하는 전극과 비교할 때 불순물 처리 측면에서 더 강력해 보입니다."라고 말했습니다. 조슈아 잭, U-M 토목환경공학과 조교수이자 Environmental Science Nano 표지 논문의 제1저자입니다.

“금속을 사용하는 플랫폼은 불순물에 훨씬 더 민감한 것으로 보이며 작동하려면 더 높은 CO2 농도가 필요한 경우가 많습니다.따라서 발전소의 배출물에서 직접 CO2를 제거하고 싶다면 생물 촉매제가 해당 가스를 최소한으로 정화하면서 이를 수행할 수 있을 것입니다.”

CO2는 가장 안정적인 분자 중 하나이기 때문에 산소에서 탄소를 분리하려면 전기의 형태로 전달되는 많은 에너지가 필요합니다.예를 들어, 금속 전극은 산소 원자 중 하나를 떼어내 일산화탄소를 생성하며, 이는 유용한 화학 물질을 만들기 위해 추가 반응에 공급될 수 있습니다.그러나 다른 분자도 이러한 전자와 반응할 수 있습니다.

대조적으로 미생물은 훨씬 더 표적화될 수 있습니다.그들은 함께 작용하여 산소를 제거할 뿐만 아니라 전극에서 제공되는 전자의 도움을 받아 탄소를 더 복잡한 분자로 만들기 시작합니다.

가스 분리 단계를 건너뛰기 위해 생체촉매를 사용함으로써 얻을 수 있는 잠재적인 비용 절감을 평가하기 위해 Jack의 팀은 이전 연구의 데이터를 분석하여 CO2가 포함된 다양한 폐가스를 변환하기 위한 효율성 비율을 설정했습니다.그런 다음 해당 데이터를 사용하여 다양한 CO2 파생 제품의 탄소 배출량과 생산 비용을 평가했습니다.결과는 가스 분리 없이 농축된 CO2 소스를 사용하는 태양 전지와 같은 재생 가능 전기를 사용하면 탄소 배출량이 가장 적고 비용 경쟁력이 가장 높은 제품이 가능하다는 것을 보여주었습니다.

그러나 이 이상적인 시나리오는 바이오에탄올 공장의 발효와 같이 특별히 깨끗하고 농축된 CO2 소스에서만 가능합니다.화석 연료 연소 작업에서 연도 가스에서 CO2를 분리하는 데는 CO2 1톤당 40~100달러의 비용이 들 수 있습니다.그리고 일반 공기와 같이 예외적으로 희석된 소스의 경우 비용은 톤당 $300~$1,000에 달할 수 있습니다.

분석 결과, 폐가스나 공기를 직접 사용하면 희석된 배출원에서 발생하는 CO2를 재활용하는 것이 경제적으로 실행 가능하다는 사실이 밝혀졌습니다.

Jack은 “우리의 희망은 CO2 전환 기술의 확장성을 가속화하여 기후 변화를 완화하고 탄소 순환성을 개선하는 것입니다.”라고 말했습니다."우리는 훨씬 더 빠른 시간 내에 에너지는 물론 화학 산업까지 빠르게 탈탄소화하기를 원합니다."

원천: 미시간 뉴스