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탄소순환을 끝내기 위한 새로운 로드맵
탄소 순 배출량 제로를 달성하기 위한 주요 접근 방식은 개인 차량 및 난방과 같은 경제의 다양한 부분을 재생 가능한 자원에서 생성된 전기를 통해 작동하도록 변환하는 데 달려 있습니다. 그러나 사회의 모든 부분에서 탄소를 제거할 수는 없습니다. 현대 사회에서 흔히 볼 수 있는 플라스틱은 탄소 기반 분자로 만들어지기 때문에 탈탄소화할 수 없습니다.
퍼시픽 노스웨스트 국립연구소(PNNL)의 화학자 웬디 쇼(Wendy Shaw)가 이끄는 다기관 차원의 노력은 전기화가 어려운 경제 부문에서 배출량을 줄이기 위한 새로운 로드맵을 만들었습니다. 다각적인 접근 방식에는 비탄소 연료 개발, 비화석 탄소 공급원 찾기, 탄소가 사이클에 진입한 후 계속 작동하여 각 탄소 원자를 여러 번 사용하는 것이 포함됩니다.
일회용 탄소는 더 이상 널리 퍼질 수 없다고 로드맵 저자들은 주장합니다. 탄소는 각 탄소 원자가 여러 번 사용되는 순환 경제를 통해 계속 작용해야 합니다. 탄소는 동일한 산업 부문 내에서 재사용하거나 새로운 산업 부문의 공급 원료로 작용할 수 있습니다. 예를 들어, 폴리머 업사이클링 공정을 개발하고 탄소 기반 소재를 효율적으로 재사용하는 것은 탄소 순 배출 제로 미래의 핵심이 될 것입니다.
"탈탄소화 목표를 실현하기 위해서는 새롭고 창의적인 솔루션이 필요합니다.협업은 이러한 솔루션을 뒷받침할 촉매 및 분리 과학에서 사용 영감을 받은 과학 연구를 가속화하는 데 핵심입니다. 저는 이러한 결과와 항공, 대형 트럭 운송 및 해상 운송에 배치되기를 간절히 기다리고 있습니다."라고 PNNL 이사 Steven Ashby는 말했습니다.
"탄소 재활용 및 전환 기술의 발전은 청정 에너지 미래의 핵심이며, 아르곤은 그 개발을 지원하기 위해 최선을 다하고 있습니다. 2050년까지 넷제로를 달성하기 위해 이러한 혁신적인 혁신을 추진하기 위해 에너지부 국립 연구소 단지 전체에서 협력하고 있습니다."라고 아르곤 연구소 이사 Paul Kearns는 말했습니다.
탈탄소화를 위한 로드맵
수소와 암모니아는 모두 무탄소 연료로서의 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 둘 다 구현에 대한 명확한 과제가 있습니다. 특히 수소를 저장하고 운송하는 데 드는 비용은 현재 기술로는 비현실적입니다. 안전하고 저렴한 수소 운송을 가능하게 하는 운반체 분자 및 재료를 개발하기 위한 노력은 킬로그램당 1달러 이하로 수소를 재생가능하게 생산한다는 에너지부의 수소 어스샷(Hydrogen Earthshot) 목표를 보완할 것입니다. 이러한 비용 절감은 실행 가능한 수소 기반 시스템을 만드는 데 도움이 될 수 있습니다.
다양한 출처의 탄소를 사용하는 것이 제안된 접근 방식의 핵심입니다. 탄소는 많은 중요한 경제 부문에서 계속해서 필수적일 것입니다. 이러한 부문은 재활용 및 여러 탄소원 통합을 통한 순환 탄소 순환의 후보입니다. 귀중한 탄소의 가능한 공급원에는 바이오매스, 음식물 쓰레기 및 플라스틱 폐기물이 포함됩니다.
이 과정을 현실화하려면 효과적이고 효율적인 분리와 전환이 필요한데, 복잡한 혼합물이 대부분의 비화석 탄소 흐름을 구성하기 때문입니다.
"탄소는 보존하고 재사용해야 하는 가치 있는 상품으로 간주되어야 합니다.우리의 비전은 순환 경제에서 각 탄소 원자를 여러 번 재사용함으로써 우리 경제에서 탄소의 역할을 변화시키는 것입니다."라고 PNNL의 물리 및 전산 과학 이사회의 최고 과학 기술 책임자인 Shaw는 말했습니다.
"전통적인" 폐기물을 재사용 가능한 재료로 효과적으로 변환하는 것은 여전히 중요합니다. 반응성 분리를 통해 분리 및 전환 단계를 결합하면 실용적인 접근 방식을 제공할 수 있습니다. 반응성 분리는 화학 반응과 정제 분리를 결합하고 공정 강화를 제공하여 비화석 탄소를 보다 효율적으로 변환할 수 있습니다.
"우리는 통합된 산업적 접근법을 생산하기 위해 새로운 기초 과학 개발이 필요합니다"라고 Morris는 말했습니다. "그 결과로 탄생한 기술은 새로운 경제적 기회, 교육 발전 및 추가 일자리 증가를 창출할 것입니다."
로드맵은 탄소가 일회용 자원이 아닌 귀중한 상품으로 취급되는 폐기물 없는 미래를 제시합니다. 탄소 순환 경제에 지속 가능한 탄소 공급원을 도입하는 것은 이러한 미래에 필수적입니다.
이상의 기사는 2024년 5월 1일 TechXplore에 게재된 “A new roadmap to close the carbon cycle”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : https://techxplore.com/news/2024-05-roadmap-carbon.html
* 추가정보 출처 : https://www.nature.com/articles/s41570-024-00587-1