왜 새로운 이산화탄소 포집 기술이 기후 변화에 맞서 싸울 까?

왜 새로운 이산화탄소 포집 기술이 기후 변화에 맞서 싸울 까? 그것이 쉬운 경우에만. 올리비에 르 모알 / Shutterstock

최근 주요 유엔에 따르면 신고우리가 1.5 ° C로 온도 상승을 제한하고 기후 변화의 가장 파국적 인 영향을 방지하려면 2050에 의해 전세계 CO2 배출량을 순수 제로로 감소시켜야합니다. 이것은 화석 연료 사용을 빠르게 제거하는 것을 의미하지만, 그 전환을 막고 현재 가연성 물질을 대체 할 수없는 영역을 상쇄하기 위해 우리는 적극적으로 대기에서 이산화탄소를 제거해야합니다. 나무 심기와 재 습득은 큰 부분 기후 변화를 막기 위해서는 기술 지원이 더 필요할 것입니다.

그래서 최근의 소식이 캐나다 기업인 Carbon Engineering이 대기에서 CO2를 100 톤 이하의 비용으로 포집하기 위해 잘 알려진 화학을 활용했다고 밝혀 졌을 때 많은 미디어 소식통이 이정표를 마법의 탄환. 불행히도 큰 그림은 그리 단순하지 않습니다. 탄소 배출원에서 탄소 흡수원으로 균형을 옮기는 것은 매우 민감한 사업이며, 에너지 비용이 많이 들고 탄소 포집 된 CO2를 다운 스트림으로 사용한다는 것은 탄소 공학의 "총알"이 마법이라는 것을 의미합니다.

이산화탄소는 공기 중 분자의 0.04 %를 차지하고 있기 때문에 그것을 포착하는 것이 기술적 인 경이로움처럼 보일 수 있습니다. 그러나 화학자들은 18th 세기 이래로 작은 규모로 작업을 수행해 왔으며, 심지어는 비효율적으로도 지역 하드웨어 상점에서 공급할 수 있습니다.

중등 학교 화학 학생들이 알게 되듯이 이산화탄소는 석회수 (수산화칼슘 용액)와 반응하여 유백색의 불용성 탄산 칼슘을 생성합니다. 다른 수산화물도 같은 방법으로 이산화탄소를 포집합니다. 수산화 리튬은 CO₂ 흡수제 아폴로 13에서 우주 비행사를 살려 주었으며 수산화 칼륨은 CO2를 매우 효율적으로 포착하여 연소 된 물질의 탄소 함량을 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 이 후자의 절차에서 사용 된 19th-century 장치는 American Chemical Society의 로고에 여전히 포함되어 있습니다.

불행히도, 이것은 더 이상 소규모 문제가 아닙니다. 이제 우리는 수십억 톤의 이산화탄소를 포착해야합니다.

탄소 공학의 기술은 최상의 수산화물 화학입니다. 브리티시 컬럼비아에있는 시험 공장에서 공기는 큰 팬에 의해 흡입되어 수산화 칼륨에 노출되며 이산화탄소가 반응하여 용해성 탄산 칼륨을 형성합니다. 그런 다음이 용액을 수산화칼슘과 결합시켜 고체 및 쉽게 분리 할 수있는 탄산 칼슘을 재사용 할 수있는 수산화 칼륨 용액과 함께 만듭니다.

이 과정의 일부분은 상대적으로 적은 에너지를 소비하고 그 제품은 본질적으로 석회암입니다 - 그러나 탄산 칼슘의 산을 만드는 것은 우리의 문제를 해결하지 못합니다. 탄산 칼슘은 농업과 건축 분야에서 사용되지만,이 과정은 상업적 원천으로는 너무 비싸다. 또한 필요한 대량의 수산화칼슘으로 인해 정부가 자금을 지원하는 탄소 저장을위한 실용적인 옵션이 아닙니다. 실현하기 위해 직접 공기 포집은 제품으로 안전하게 CO 2를 생산해야하며, 안전하게 보관하거나 사용할 수 있습니다.

따라서 고체 탄산 칼슘을 900 ℃로 가열하여 순수한 CO2를 회수합니다. 이 마지막 단계는 방대한 양의 에너지가 필요합니다. 카본 엔지니어링의 천연 가스 연소 공장에서는 전체주기가 공기에서 포집되는 모든 톤에 대해 0.5 톤의 이산화탄소를 발생시킵니다. 식물은 여분의 이산화탄소를 포획하지만, 물론 건강한 탄소 밸런스를 위해 재생 가능 에너지로 동력을 공급받을 수 있습니다. 그러나 포집 된 모든 가스로 무엇을 할 것인가의 문제는 남아 있습니다.

스위스 창업 회사 인 Climeworks는 비슷한 방식으로 포집 된 CO2를 광합성을 돕다 근처의 온실에서 작물 수확량을 향상 시키지만 가격은 아직 경쟁력이 없습니다. 이산화탄소는 Carbon Engineering의 $ 100 결론의 10 분의 1 정도만 다른 곳에서 공급할 수 있습니다. 또한 정부가 배출량을 상쇄 할 수있는 훨씬 저렴한 방법이 있습니다. 집중도가 훨씬 높은 배출원에서 CO2를 포집하는 것이 훨씬 쉽습니다. 따라서이 기술은 녹색 인증을받은 이산화탄소의 혜택을 누릴 수있는 고출력 산업에 주로 관심을 가질 것입니다.

예를 들어, Carbon Engineering의 인수 기술의 주요 투자자 중 하나는 Occidental Petroleum입니다. 향상된 오일 회수 행동 양식. 이러한 방법 중 하나에서, CO₂는 유정의 증가 및 / 또는 오일 자체의 유동 특성 개선으로 인해 회수 할 수있는 원유의 양을 증가시키기 위해 유정에 펌핑됩니다. 그러나이 여분의 석유를 운송하고 정제하는 데 드는 에너지 비용을 포함하여이 기술을이 방법으로 사용하면 순 배출량이 감소 할 수는 있지만 감소하지는 않습니다.

Carbon Engineering의 운영에 대한 또 다른 핵심은 연료를 향한 공기 기술은 이산화탄소가 다시 태울 준비 가연성 액체 연료로 변환됩니다. 이론적으로 이는 공정의 각 단계마다 재생 가능 에너지로 구동되는 탄소 중립 연료 사이클을 제공합니다. 그러나 이러한 사용조차도 여전히 부정적인 배출 기술과는 거리가 있습니다.

금속 유기 골격은 CO2를 포집 할 수있는 다공성 고체입니다.

수평선에는 유망한 대안이 있습니다. 금속 - 유기 골격은 스폰지 같은 고체로 축구 피치의 이산화탄소 표면적을 설탕 큐브의 크기. CO₂ 포집을 위해이 표면을 사용하는 것은 훨씬 적은 에너지를 필요로하며, 기업들은 상업적 잠재력을 탐구하기 시작했습니다. 그러나 대규모 생산은 완료되지 않았으며 지속적인 CO2 포집 프로젝트에 대한 장기 안정성에 대한 질문은 높은 비용이 아직 유효하지 않다는 것을 의미합니다.

아직 실험실에있는 기술이 향후 10 년 내에 기가 톤 규모의 캡처가 가능할 가능성은 거의 없으므로 Carbon Engineering 및 Climeworks에서 사용하는 방법이 현재 최고입니다. 그러나 그들이 완벽한 곳이 어디에도 없다는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 우리는 가능한 한 빨리 CO₂ 포집의보다 효율적인 방법으로 전환해야 할 것입니다. 카본 엔지니어링의 설립자 데이비드 키스 (David Keith) 자신 아웃 포인트, 탄소 제거 기술은 정책 입안자들에 의해 과장되고 있으며, 지금까지 "매우 적은"연구 자금을 받았다.

보다 일반적으로 우리는 직접적인 공기 포획을 우리의 탄소 중독에 대처하지 않아도되는 마법의 탄환으로 보는 유혹에 저항해야합니다. 탄화수소 연료의 수명주기에서 탄소 부담을 줄이거 나 중화시키는 것은 부정적 배출 기술에 대한 단계 일 수 있습니다. 그러나 그것은 바로 그 단계입니다. 너무 오랫동안 탄소 원장의 반대 편에 서고 난 후에, 그냥 깨는 것을 넘어서는 것은 과거의 시간입니다.

저자에 관하여

Chris Hawes, 무기 화학 강사, 키엘 대학교

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