본 기사는 ENN이 전하는 최신 환경뉴스입니다. 앞으로 본지는 ENN은 물론 전세계 환경전문 언론에서 전하는 세계 환경문제도 함께 전달, 보도할 예정입니다. (편집자주)
대기 중 탄소를 산업적으로 유용한 재료로 변환
[2021년 5월7일= ENN] Salk의 과학자들은 식물에서 포착한 CO2를 전자 제품에 유용한 재료인 SiC(탄화규소)로 영구적으로 저장하는 과정을 수량화했다.
식물은 공기 중 CO2를 포집하는 능력이 가장 뛰어나지만 수확하고 남은 농작물은 대부분 분해를 통해 탄소를 대기로 다시 방출하기 때문에 이와 같은 이점은 일시적이다.
연구원들은 대기 중 온실 가스를 경제적이고 산업적으로 가치있는 물질로 전환하는 전략을 제공하였고 이는 식물을 실리콘 카바이드(SiC)라고하는 귀중한 산업 재료로 전환함으로써 이 포획 된 탄소에 대해보다 영구적이고 유용한 포획 방법을 제안했다.
2021 년 4 월 27 일 RSC Advances 저널에 발표 된 새로운 연구에서 Salk의 과학자들은 담배와 옥수수 껍질을 SiC로 변환하면서 그 어느 때보다 더 자세하게 공정을 수량화했다.
이러한 발견은 Salk의 Harnessing Plants Initiative 회원과 같은 연구자들이 CO2 수준이 전례없는 수준으로 계속 상승함에 따라 잠재적으로 기후 변화를 완화하기 위한 탄소 격리 전략을 평가 및 수량화하는 데 매우 중요하게 되었다.
공동 저자이자 Salk 교수 인 Joseph Noel은 “이 연구는 이 귀중한 물질을 만드는 방법과 대기에 배출된 탄소에서 얼마나 많은 수의 원자를 뽑아 낼 수 있는지에 대해 매우 신중하게 설명하고 있다. 그리고 그 숫자로 온실 가스를 줄이는 데 식물이 할 수 있는 역할을 추정 할 수 있고 또한 광합성과 같은 자연 시스템을 사용하여 산업 부산물인 CO2를 귀중한 재료로 전환 할 수 있다.”고 발표했다.
카보런덤이라고 하는 SiC는 세라믹, 사포, 반도체 및 LED에 사용되는 매우 강도가 높은 초경질 소재이다.
Salk 팀은 이전에 보고된 방법을 사용하여 아래와 같은 각 단계에서 탄소를 세어 식물 재료를 3 단계를 거쳐 SiC로 변환했다.
첫째, 연구자들은 짧은 성장기에 선택된 담배를 씨앗에서 재배했다. 그런 다음 수확된 식물을 얼려 가루로 만들어 실리콘 함유 화합물을 포함한 여러 화학 물질로 처리했다.
세 번째이자 마지막 단계에서 분말화 된 식물은 1600 ° C까지 가열하는 과정을 통해 석화 (돌과 같은 단단한 물질로 바뀜)되어 SiC를 만들었다.
첫 번째 저자 인 Salk 직원 연구원 인 Suzanne Thomas는 “가치가 있는 부분은 화석 연료에서도 귀중한 녹색 물질을 생산할 수 있는 것과 같이 우리는 옥수수 껍질과 같은 농업 폐기물에서 얼마나 많은 탄소를 분리 할 수 있는지를 보여 주었다.”라고 말했다.
저자는 식물 분말의 원소 분석을 통해 종자에서부터 실험실에서 재배되는 식물까지 격리된 탄소가 50,000 배 증가하는 것을 측정하여 대기 중 탄소를 제거하는 식물의 효율성을 입증했다.
석화를 위해 고온으로 가열시 식물 물질은 다양한 분해 산물로 일부 탄소를 잃지만 궁극적으로 식물 포획 탄소의 약 14 %를 보유한다.
연구진은 1.8g의 SiC를 만드는 공정에 약 177kW / h의 에너지가 필요로 함을 계산했으며 이 에너지의 대부분 (70 %)은 석화 단계에서 용광로에 사용된다.
저자는 SiC의 현재 제조 공정의 에너지 비용은 경제적임을 지적하고 있다. 따라서 생산에 필요한 에너지란 Plant-to-SiC 공정이 탄소 중립이 아님을 의미하며, 팀은 재생 가능 에너지 회사가 만든 새로운 기술이 에너지 비용을 낮출 수 있다고 제안하고 있다.
“이것은 환경적으로 책임있는 접근 방식으로 SiC를 만드는 단계입니다.”라고 공동 저자이자 방문 과학자인 James La Clair는 말하고 있다.
다음 단계로, 팀은 자연적으로 다량의 실리콘을 함유한 식물인 뱀풀이나 대나무 그리고 그 외 더 다양한 식물을 이용하여 이 과정을 연구하고자 한다.
PUBLICATION INFORMATION
JOURNAL
RSC Advances
TITLE
Plant-based CO2 drawdown and storage as SiC
AUTHORS
Suzanne T. Thomas, Yongsoon Shin, James J. La Clair, Joseph P. Noel
다음은 ENN과 Salk Institute 가 전하는 뉴스링크입니다.
본지 객원기자(외신) 이상현 소개
서울 영동고등학교를 거쳐 미국 Beverly Hills 고등학교를 졸업하고 Parks College of Aviation & Engineering,에서 항공우주공학 석사를 취득했다.
미국의 McDonnell Douglas (현 The Boeing Company)와 NASA와의 연구 협업 및 파견 근무 등 다양한 경력을 거친 후 현재 국내 지에프오엔엠㈜ / 총괄사업 이사로 근무중이다.
