유리판 사이 구멍에 CO2 수집··· 다른 분자들은 크기 커 유리판 밖에 존재
[데일리e뉴스= 김지원 기자] 독일의 바이로이트대학(Universität Bayreuth)은 연구진이 기후 완화와 지속 가능한 산업 생산에 중요한 기여를 할 수 있는 물질을 개발했다고 21일(현지시간) 밝혔다.
연구진에 따르면 이 물질은 특히 천연가스, 산업폐기물 가스 또는 바이오가스에서 이산화탄소(CO2)를 분리하는 데 사용될 수 있으며 재활용이 가능하도록 만들 수도 있다.
분리 방법은 에너지 효율적이면서도 경제적이다. 연구진들은 Cell Reports Physical Science 저널에서 물질의 구조와 기능에 대해 설명했다.
유럽연합(EU) 집행위원회는 2019년 '그린딜'을 도입하며 2050년까지 EU의 온실가스 순배출량을 0으로 낮출 것을 각국에 요청했다. 이를 위해서는 이산화탄소가 대기 중으로 방출되지 않도록 폐가스 및 기타 혼합물에서 이산화탄소를 제거 및 유지할 수 있는 선진 공법이 수반돼야 한다.
바이로이트대학 연구진이 만든 재료는 이전의 분리 프로세스보다 한 가지 큰 이점이 있다. 화학적으로 이산화탄소를 결합하지 않아도 가스 혼합물에서 이산화탄소를 완전히 제거할 수 있다는 것.
이런 가스 혼합물은 산업 공장에서 나오는 폐기된 가스가 될 수 있지만 바이오가스나 천연가스도 될 수 있다.
이런 모든 시나리오에서 이산화탄소는 오로지 물리적 상호작용으로 물질의 구멍에 모인다. 그 시점부터 이산화탄소는 많은 에너지를 소비하지 않고 배출될 수 있고 산업 제조의 자원으로 재활용될 수 있다.
연구진은 다양한 가스 혼합물에서 가스가 아닌 이산화탄소를 분리하는 방법을 고안했다.
신물질은 무기물과 유기체의 결합이다. 화학적 기초는 수백 개의 개별 유리판으로 구성된 점토 광물이다. 이 유리판은 두께가 1나노미터(1nm)에 불과하며 다른 접시보다 정확하게 한 개 위쪽에 맞춰져 있다.
유리판 사이에 분산된 유기 분자는 스페이서 역할을 한다. 그들의 화학적 특성과 형태는 형성된 모공 공간이 이산화탄소를 수집하도록 돼 있다. 오직 이산화탄소 분자만이 물질의 모공에 들어가서 그곳에 보존될 수 있다. 반대로 질소, 메탄 그리고 다른 배기가스 성분들은 분자의 크기가 커 바깥에 머무른다.
연구팀은 가스 혼합물로부터 이산화탄소를 논스톱으로 선택적이고 에너지 효율적인 분리가 가능하도록 설계된 점토 광물 기반 막 시스템 개발을 검토하고 있다.
이 같은 결과는 이산화탄소 제거와 공급을 위해 맞춤 제작된 하이브리드 재료의 개발은 실험실에 설치된 전용 측정 시스템으로 흡착된 가스의 양과 흡착 물질의 선택성을 정확하게 판단할 수 있어 가능했다고 연구진은 설명했다.
