IEA에 따르면 현재 전 세계적으로 18개의 직접 공기 포집 공장이 운영되고 있다. 그들은 유럽, 캐나다 또는 미국에 위치하고 있으며 대부분은 상업적 목적으로 CO2를 사용하고 한 쌍은 그것을 영원히 저장한다. 직접 공기 포획(DAC)은 논란의 여지가 있는 기술로 반대론자들은 높은 비용과 에너지 사용량을 언급하고 있다. 사실, 대기 중 CO2의 양을 단일 DAC 공장(또는 그 중 다수)이 포집할 수 있는 양과 관련하여 비용을 감당할 수 있다고 생각할 때 시도하는 것조차 약간 어리석은 것처럼 보인다.

그러나 지구가 화염에 휩싸이는 것을 막을 수 있는 다른 훌륭한 옵션이 없기 때문에 기후 변화에 관한 정부 간 패널과 국제 에너지 기구는 아직 DAC를 폐기해서는 안 된다고 말한다. 오히려 비용을 절감하고 효율성을 높이는 방법을 찾으려고 노력해야 한다. 리하이대학교와 천진대학교의 팀은 현재 사용 중인 탄소보다 3배 더 많은 탄소를 포집할 수 있는 물질을 개발하여 그러한 돌파구를 마련했다.

오늘 사이언스 어드밴스(Science Advances)에 발표된 논문에 설명된 이 물질은 DAC의 재정적 및 실질적인 장애물을 제거함으로써 DAC를 훨씬 더 실행 가능한 기술로 만들 수 있다고 팀은 말한다.

현재 운영 중이거나 건설 중인 많은 탄소 포집 공장(아이슬란드의 범고래, 매머드, 와이오밍의 프로젝트 바이슨 포함)은 견고한 DAC 기술을 사용한다. 팬 블록은 CO2와 화학적으로 결합하는 흡착제 필터를 통해 공기를 밀어낸다. 필터를 가열하고 진공 상태에 두어 CO2를 방출한 다음 매우 높은 압력으로 압축해야 한다.

이 마지막 단계는 탄소 포집의 에너지 사용과 비용을 매우 높게 만드는 요인이다. 지구 대기의 CO2는 매우 희석되어 있다. 논문 저자에 따르면 평균 농도는 약 400ppm이다. 즉, 소량의 CO2만 포집하려면 흡착제 필터를 통해 많은 양의 공기를 불어넣어야 한다. 포집된 CO2를 분리하는 데("탈착" 프로세스라고 함) 너무 많은 에너지가 필요하기 때문에 우리는 가능한 한 많은 CO2가 포집 되기를 원한다.

리하이-톈진 팀은 소위 하이브리드 흡착제를 만들었다. 그들은 염화구리 용액에 담근 합성 수지로 시작했다. 구리는 CO2를 수지에 결합시키는 반응의 촉매 역할을 하여 반응을 더 빠르게 하고 에너지를 덜 사용하게 한다. 기계적으로 강하고 화학적으로 안정적인 것 외에도 흡착제는 섭씨 90도 미만의 온도에서 해수를 포함한 염 용액을 사용하여 재생될 수 있다.

팀은 1kg의 재료가 5.1mol의 CO2를 흡수할 수 있다고 보고했다. 이에 비해 현재 DAC에 사용되는 대부분의 고체 흡수제는 흡수 용량이 킬로그램당 1.0~1.5mol이다. 포집 주기 사이에 해수를 사용하여 포집 기둥을 재생했으며, 물질이 포집할 수 있는 CO2 양의 눈에 띄는 감소 없이 주기를 15회 반복했다.

화학 반응의 주요 부산물은 탄산으로, 팀은 탄산이 베이킹 소다로 쉽게 중화되어 바다에 침전될 수 있다고 지적했다. "사용된 재생제는 바다로 안전하게 반환될 수 있으며 포획된 CO2에 대한 무한한 흡수원이다."라고 그들은 썼다. "이러한 격리 기술은 딥웰 주입 전에 CO2를 가압하고 액화하는 데 필요한 에너지도 제거할 것이다." 이 방법은 지질학적 저장(즉, 지하에 CO2를 주입하여 암석으로 바꾸는 것)이 불가능한 바다에 가까운 위치에서 가장 적합하다.

새로 생성된 이 물질을 대규모 탄소 포집 작업에 사용하면 게임 체인저가 될 수 있다. 흡착제의 제조 공정은 저렴하고 확장 가능할 뿐만 아니라 더 많은 CO2를 포집하고 더 적은 에너지를 필요로 한다.

그러나 이 모든 것이 직접 공기 포집을 가치 있게 만들고 대기 중 CO2에 진정으로 흠집을 내기에 충분할까? 단언컨대 아마 아닐 것이다. 현재 전 세계 DAC 시설은 총 0.01백만 미터톤의 CO2를 포집한다. 기술 추정에 대한 IEA의 2022년 보고서에 따르면 기후 변화의 최악의 영향을 피하기 위해 2030년까지 8,500만 미터톤을 포획해야 한다.

어떤 방식으로 수학을 하든 그것은 어려운 일처럼 보인다. 단위당 CO2를 3배 흡수하는 물질이 아니라 3,000배 흡수하는 물질이 필요하다. 그러나 우리가 역사를 통해 목격한 것처럼 대부분의 과학적 진보는 한꺼번에 발생하는 것이 아니라 점진적으로 발생한다. 직접 공기 포집이 진정한 솔루션인 지점에 도달하려면 여기까지 도달하기 위해 이와 같은 더 많은 초기 단계를 거쳐야 한다.

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