시드니대학교와 토론토대학의 국제 연구팀은 최근 배출원 또는 공기에서 직접 포획한 이산화탄소(CO2)를 전환하기 위한 새로운 산(acid) 기반의 전기화학 공정을 개발했다고 밝혔다.
호주과학아카데미가 최근 지구 온난화를 1.5℃로 제한하기 위해 탄소 배출량 감소와 포집을 결합할 필요성을 촉구하는 보고서를 발표하면서 탄소 포집 및 전환이 전 세계적으로 추진력을 얻고 있다.
Nature Synthesis에 발표된 새로운 방법은 알칼리성 또는 중성이 아닌 산성 반응성 화학물질을 사용한다는 점에서 이전의 이산화탄소 전환 방법과 다르다. 새로운 방법은 이산화탄소를 에틸렌·에탄올과 같은 다중탄소 생성물로 변환한다.
석유 추출에서 가장 일반적으로 파생되는 다중탄소 제품은 산업계에서 널리 사용되는 화학물질이자 원료이다. 에틸렌은 포장에서 의약품에 이르기까지 일상 제품에 사용되는 플라스틱인 폴리에틸렌의 전구체(前驅體, 화학 반응에서 반응에 참여하는 물질을 일컬음)다.
촉매는 산성 전해질을 적용해 작동하며 알칼리 기반 용액과 비교해 공정에서 변환에 더 많은 탄소가 사용된다. 전기로 처리될 때 촉매는 이산화탄소를 다중탄소 생성물로 촉매한다.
저자인 펭왕 리(FengWang Li) 화학 및 생체 분자공학 박사는 "우리의 촉매 시스템은 이산화탄소에서 더 많은 다중탄소 제품을 전환할 수 있게 해 본질적으로 물질의 2차 시장을 창출해 탄소 포집이 더 많은 돈을 벌 수 있도록 제공한다"고 장점을 설명하면서도 "그러나 지금까지 산성 매질에서 이산화탄소를 다중탄소 생성물로 변환하는 것은 어려운 일이었다. Adlayer 시스템을 사용해 촉매는 에너지 효율적인 작동 조건에서 다중탄소 형성에 유리한 반응 환경을 얻었다"고 말했다.
이 연구의 주 저자이자 호주연방과학산업연구기구(CSIRO) 에너지 센터의 연구 과학자인 용 자오(Yong Zhao) 박사는 "정부와 산업계는 점점 더 탄소 포집의 필요성을 인식하고 있지만 전환은 그저 '가지고 있는 것'에 그치지 않는다. 이산화탄소를 단순히 포집하고 매장하는 것이 아니라 변환해 완전히 순환적인 탄소 경제를 창출할 수 있으며 잠재적으로는 에틸렌 생성을 위한 석유 추출 의존도를 줄일 수 있다"고 강조했다.
자오 박사는 "이 프로세스는 탄소 포집을 부가가치산업으로 전환하는 대규모 탄소 포집 및 변환 시스템을 만드는 중요한 단계이다. 따라서 재정적 실행 가능성을 높이고 탄소 제거를 위한 더욱 견고한 상업적 기반을 창출한다"고 덧붙였다.
이어 "전 세계적으로 전반적인 목표는 재생 가능 에너지로 전환하고 화석연료 연소에서 벗어나 배출량을 줄이는 것이지만 중공업으로의 전환에는 시간이 많이 걸리기 때문에 배출 현장에서 이산화탄소를 포집하는 것이 중요한 중간 단계가 될 것"이라고 전망했다.
여기에 더해 리 박사는 "프로세스를 대규모로 배포하고 업계에서 사용하려면 다시 효율성을 두 배로 늘리고 안정성을 개선해야 한다”며 “이것이 우리가 앞으로 나아가는 핵심 초점이 될 것"이라고 역설했다.
[데일리e뉴스= 김병호 기자]
