[이미디어= 황원희 기자] 이산화탄소를 포획하여 영구 저장하거나 가치 있는 최종 용도로 전환하기 위해 수송할 필요성은 2050년까지 온실가스 배출량을 순 제로로 전환하기 위한 초당적 인프라법에서 최근 확인된 급선무라 할 수 있다.
현재, 노스웨스턴 대학의 연구원들은 포획된 탄소에서 유래한 일산화탄소로부터 아세트산을 만들기 위해 국제적으로 협업하고 있는 것으로 나타났다. 테드 서전트 교수의 연구실에서 만들어진 새로운 촉매를 사용하는 이 혁신은 탄소 포획과 저장에 대한 새로운 관심을 불러일으킬 수 있다.
그에 따르면 탄소 포획은 기술적인 관점에서 오늘날 실현 가능하지만, 경제적인 관점에서는 아직 실현 가능하지 않은 것으로 여겨졌다. 그러나 전기화학을 사용하여 포획된 탄소를 시장에서 상용되는 제품으로 변환함으로써, 경제성을 향상시킬 수 있는 새로운 길을 제공할 뿐만 아니라 여전히 필요한 산업 화학 물질에 대한 보다 지속 가능한 공급원을 제공할 수 있다.
이는 최근 네이처지에 발표되었는데 연구진은 전기가 원하는 화학 반응을 유도하는 장치인 전해조를 사용하여 포획된 탄소를 에틸렌과 프로판올을 포함한 주요 산업 화학 물질로 변환한 전력이 있다.
아세트산이 가정용 식초의 주요 성분으로 가장 친숙할 수 있지만, 이는 우리가 아는 일부에 불과하다.
식초에 있는 아세트산은 사람이 먹기 때문에 발효를 통해 생물학적 원천에서 나와야 한다. 하지만 아세트산 시장의 약 90%는 페인트, 코팅, 접착제 및 기타 제품의 제조에 사용되는 공급 원료이다. 이러한 산업용 아세트산의 생산은 주로 화석 연료에서 나오는 메탄올에서 나온다.
라이프사이클 평가 데이터베이스에 따르면 메탄올에서 생성된 아세트산 1kg당 공정에서 1.6kg의 CO2가 방출된다.
이들의 대안적인 방법은 2단계 프로세스를 통해 이루어진다. 첫째, 포획된 가스 CO2가 전해액 주입기를 통과하여 물 및 전자와 반응하여 일산화탄소(CO)를 형성한다. 그런 다음 가스 CO는 다른 촉매가 두 개 이상의 탄소 원자를 포함하는 다양한 분자로 변환하는 두 번째 전해조를 통과한다.
연구팀의 분석 결과 이전 촉매에 비해 구리의 비율을 훨씬 낮게(약 1%) 사용할 경우 아세트산만 생산하는 것이 유리하다는 것을 알 수 있었다. 또한 압력을 10기압으로 높이면 기록적인 효율성을 달성할 수 있다는 것을 보여주었다. 이 논문에서, 연구팀은 91%의 파라딕 효율을 보고했다. 즉, 전기 분해기에 주입된 전자 100개 중 91개는 원하는 제품(이 경우 아세트산)에 도달한다.
새로운 촉매 역시 비교적 안정적인 것으로 보인다. 일부 촉매의 패러딕 효율은 시간이 지남에 따라 저하되는 경향이 있지만, 연구팀은 820시간의 작동 후에도 85%의 높은 수준을 유지하는 것을 볼 수 있었다. 이는 새로운 목표 제품, 약간 증가된 반응 압력, 촉매 내 구리 비율 감소 등 연구진의 성공을 이끈 요인은 획기적인 아이디어로 가능한 일이었다.
연구진은 이러한 접근법 중 일부는 이 분야의 통념에 어긋나지만, 이러한 방법이 정말 잘 작동할 수 있다는 것을 보여준다고 알렸다. 어느 시점으로 가면 화학 산업의 모든 요소들을 탈탄소시켜야 할 것이기 때문에 에탄올, 프로필렌, 아세트산 등 유용한 제품 경로가 더욱 다양해질 것으로 보인다.
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