CO2 고정 및 저장을 위한 혁신적인 방법

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 1694(2022) 이 기사 인용

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지구 대기 중 CO2 농도는 주로 에너지원으로 화석 연료를 사용한 결과로 산업 혁명 이후 점차 증가해 왔습니다. 석탄과 석유는 현대 문명의 발전에 필수적이었지만, 자연재해를 포함한 기후 변화의 심각한 영향을 피하기 위해서는 대기 중 CO2 수준을 줄여야 한다는 것이 이제 인식되고 있습니다. 결과적으로, 현재 공기 중 및 배기가스 내 CO2를 고정하기 위한 적합한 방법을 개발하는 데 상당한 관심이 있습니다. 현재 연구는 산업 자원에서 발생할 수 있는 공기 중 매우 낮거나 높은 CO2 농도의 화학적 고정에 대한 간단하면서도 혁신적인 접근 방식을 보여줍니다. 이 공정은 NaHCO3 및 Na2CO3와 같은 중간체를 통해 CO2와 반응하여 무해한 고체 CaCO3(석회석) 및 NaCl(소금)을 생성하는 수용성 화합물 NaOH 및 CaCl2의 수용액을 사용하는 것을 기반으로 합니다. 이 과정에서 생성된 NaCl은 전기분해를 통해 다시 NaOH로 전환될 수 있으며, 이 과정에서 청정에너지원으로 사용 가능한 H2와 Cl2가 동시에 생성됩니다. 또한 해수에는 NaCl과 CaCl2가 모두 포함되어 있어 이 두 화합물을 즉시 공급할 수 있습니다. 이 시스템은 CO2 고정 및 저장을 동시에 수행하는 안전하고 저렴한 접근 방식을 제공합니다.

지구는 시간이 지남에 따라 여러 차례 중요한 환경 변화를 겪었지만, 지구의 환경은 지난 10,000년 동안 유난히 안정적이었습니다1. 이 기간 동안 다양한 자연 시스템이 지구의 기후를 조절하고 인간 발전을 가능하게 하는 조건을 유지했습니다. 그러나 이러한 규제 시스템은 크게 교란되었으며, 지구는 평균 지구 온도의 상승과 같은 예측할 수 없는 환경 변화가 발생할 수 있는 한계점에 가까워지고 있을 수 있습니다2. 이러한 영향을 완화하기 위한 수단으로 대기 중 CO2 농도를 줄이기 위해 2015년 유엔 기후 변화 회의(COP20)에서 이른바 파리 협정이 체결되었습니다. 이 협정은 지구 평균 기온 상승을 유지해야 한다는 요구 사항에 기초를 두고 있습니다. 산업 혁명 이전 온도에 비해 2°C 미만, 바람직하게는 1.5°C 미만입니다. 현재 이 목표는 탄소 중립 에너지 시스템의 개발에만 근거하면 어려운 일입니다. 그럼에도 불구하고 조 바이든 당선인은 미국이 파리협정(역사적으로 오늘인 2021년 1월 20일 재가입)에 재가입할 것이라고 밝혔고, 현 일본 총리 스가 요시히데는 일본이 탄소 배출 감축을 달성하겠다고 선언했다. 또한 시진핑 중화인민공화국 국가주석은 2060년까지 중국이 탄소중립이 될 것이라고 선언했습니다. 그럼에도 불구하고 현재 대기 중 CO2 농도가 상당히 높기 때문에 탄소중립을 줄이기 위한 노력이 지속적으로 진행되고 있습니다. 기후변화 위기를 예방하기 위해 CO2를 축적했습니다. 기후학자들은 향후 10년 동안 지구 대기의 CO2 수준을 크게 줄여야 한다고 경고했습니다2. 따라서 이 프로세스를 즉시 시작해야 합니다. 그레타 툰베리(Greta Thunberg)와 같은 기후 변화 운동가들은 이 작업의 시급성을 전달했으며 "미래를 위한 금요일(Fridays for Future)" 행사가 전 세계적으로 개최되었습니다.

태양 복사 및 풍력을 포함한 재생 가능 에너지원은 CO2 배출을 줄일 수 있지만 이러한 대체 시스템은 여전히 ​​에너지 소비를 필요로 하며 CO2 생산도 수반할 수 있습니다. 또한 이러한 재생 가능 에너지 접근 방식은 이미 대기에 축적된 CO2를 제거하지 않으며 배기 가스 및 산업 소스에서 진행 중인 CO2 생성을 해결하지도 않습니다. 따라서 탄소 중립 사회가 당장 달성되더라도 대기 중 축적된 CO2는 줄어들지 않을 것입니다. 이러한 이유로 현재 지구 대기의 CO2 수준을 낮추고 이를 위한 실용적인 수단을 가능한 한 빨리 개발하는 것이 중요합니다. CO2 저장을 위해 유전, 가스전, 염분층과 같은 지하 지질 구조에 CO2를 주입하는 지리적 격리가 제안되었지만3,4 이러한 시스템은 여전히 ​​미래를 위한 프로젝트입니다.