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항공 여행은 연간 10억 톤의 CO2를 배출하는 지구온난화의 최악의 원인 중 하나이다. 이것을 순환경제로 바꿀 수 있는 방법을 찾았다. 옥스포드대학의 연구자들은 CO2를 제트 연료로 직접 전환할 수 있는 새로운 저비용 촉매를 개발했으며, 이는 궁극적으로 항공 연료의 순환 경제 기반을 마련할 수 있다.

https://singularityhub.com/2021/01/03/scientists-just-created-a-catalyst-that-turns-co2-into-jet-fuel/

JM Kim | 기사입력 2021/01/05 [10:48]

항공 여행은 연간 10억 톤의 CO2를 배출하는 지구온난화의 최악의 원인 중 하나이다. 이것을 순환경제로 바꿀 수 있는 방법을 찾았다. 옥스포드대학의 연구자들은 CO2를 제트 연료로 직접 전환할 수 있는 새로운 저비용 촉매를 개발했으며, 이는 궁극적으로 항공 연료의 순환 경제 기반을 마련할 수 있다.

https://singularityhub.com/2021/01/03/scientists-just-created-a-catalyst-that-turns-co2-into-jet-fuel/

JM Kim | 입력 : 2021/01/05 [10:48]

항공 여행은 지구온난화의 최악의 원인 중 하나이며 연간 거의 10억 톤의 CO2를 배출한다. 하지만 우리가 그 온실가스를 다시 제트 연료로 전환하여 그 원을 닫을 수 있다면 어떨까?

 

기후변화, 플라스틱 오염, 삼림 벌채, 토지 황폐화와 같은 현상에 직면하여 사람들은 우리 사회를 뒷받침하는 단기적 사고에 점점 더 의문을 제기하고 있다. 일부는 현재의 접근 방식을 "선형 경제"라고 불렀. 여기서 원자재를 추출하여 제품으로 가공한 다음 그 유용성이 오래되면 폐기한다.

 

세계 인구가 증가함에 따라 이 전략은 점점 더 지속 불가능 해지고 있다. 이로 인해 '순환 경제'라는 다른 모델에 대한 관심이 높아지고 있다. 단순히 폐기물을 버리는 것이 아니라 재사용하거나 더 유용한 것으로 재활용하는 방법을 찾는다.

 

수년 동안 화학자들은 이 아이디어를 우리 경제에서 가장 환경적으로 위험한 부문 중 하나인 항공 산업에 적용하려고 노력해 왔다. 비행기는 엄청난 양의 CO2를 배출할 뿐만 아니라 질소 산화물과 같은 다른 온실가스를 대기권 상부로 직접 펌핑하여 온난화 효과가 크게 증가한다.

 

이러한 모든 배출물을 생성하기 위해 태우는 화석 연료는 탄화수소이며, 이는 탄소와 수소의 조합으로 구성되어 있음을 의미한다. 이로 인해 일부 사람들은 CO2 평면에서 생성되는 CO2 평면을 포착하고 이를 물로 추출한 수소와 결합하여 이러한 연료의 합성 버전을 만들 수 있다고 제안했다.

 

이러한 반응에 전력을 공급하는 데 사용되는 에너지가 재생 가능한 자원에서 나온다면 그 생산으로 인해 배출량이 증가하지 않을 것이다. 그리고 이러한 연료가 태워질 때 그들은 단순히 대기에서 포집된 CO2를 반환하여 연료를 효과적으로 탄소 중립으로 만든다.

 

좋은 생각이지만 CO2를 유용한 연료로 바꾸는 과정은 생각보다 복잡하다. 지금까지 대부분의 노력은 고가의 촉매 (화학 반응 속도를 높이는 물질) 또는 여러 에너지 집약적 처리 단계를 필요로 했으며, 이는 결과적으로 생성되는 연료가 화석 연료보다 훨씬 비싸다는 것을 의미한다.

 

하지만 옥스포드대학의 연구자들은 CO2를 제트 연료로 직접 전환할 수 있는 새로운 저비용 촉매를 개발했으며, 이는 궁극적으로 항공 연료의 순환 경제 기반을 마련할 수 있다고 말한다.

 

“화석 원유를 소비하는 대신 제트 항공 연료와 석유 화학 출발 화합물은 가치 있고 재생 가능한 원료 인 이산화탄소에서 생산된다.”라고 그들은 Nature Communications의 논문에 썼다.

 

제트 연료 CO2 순환 경제 내에서 "상품"(여기서는 제트 연료)은 폐쇄된 환경에서 지속적으로 재 처리된다. 이것은 천연 화석 자원을 절약하고 환경을 보존할 뿐만 아니라 새로운 일자리, 경제 및 시장을 창출하게 된다.

 

제트 연료를 만드는 것은 CO2에서 탄화수소를 합성하는 대부분의 경로가 메탄 및 메탄올과 같이 탄소 원자가 적은 더 작은 분자를 생성하는 경향이 있기 때문에 특히 어렵다. 제트 연료는 탄소 원자의 긴 사슬이 많은 분자로 구성되어 있으며 추가 처리없이 CO2에서 직접 생성하려는 성공적인 시도는 거의 없었다.

 

그러나 이전 연구 결과를 결합하여 이 그룹은 CO2와 수소로부터 상당한 수율의 제트 연료를 생산할 수 있는 저렴한 철 기반 촉매를 만들 수 있었다. 철은 이미 이러한 종류의 반응에 일반적으로 사용되지만 철 촉매의 활성을 높이는 것으로 밝혀진 망간과 장쇄 탄화수소의 형성을 촉진하는 것으로 알려진 칼륨과 결합되었다.

 

그들은 유기 연소 방법 (OCM)으로 알려진 접근법을 사용하여 촉매를 준비했다. 원료 성분을 구연산과 결합하여 슬러리를 만든 다음 662 ° F에서 점화하고 4시간 동안 연소하여 미세한 분말을 만드는 방법이다. 이것은 이전 접근 방식보다 훨씬 간단한 처리 기술이며 이는 산업 응용 분야에 대한 가능성을 유지한다는 것을 의미한다.

 

항공 산업의 요구 사항을 충족하기 위해이 프로세스를 확장하는 것은 쉽지 않다. 합성 단계의 효율성을 높이는 것은 퍼즐의 일부일 뿐이다. 공기에서 많은 양의 CO2를 수집하는 것은 매우 까다롭고 물을 분리하여 수소를 만드는 것도 많은 전력을 사용한다.

 

네덜란드의 로테르담 공항에서 CO2를 제트 연료로 전환할 파일럿 플랜트를 건설할 계획이 이미 진행 중이지만, Friends of the Earth 운동가 인 Jorien de Lege BBC에 말했듯이 기술 확장은 어려운 작업이 될 것이다.

 

“생각해 보면 이 데모 플랜트는 재생 에너지를 기반으로 하루에 수천 리터를 생산할 수 있다. 보잉 747을 타고 5분 정도 비행하는 것이다.”고 그녀는 말했다.

 

그럼에도 불구하고 값 싸고 수율이 높은 촉매를 개발하는 것은 아이디어를 보다 실현 가능하게 만드는 주요 단계이다. 비행기가 허공으로 날아가는 것은 매우 야심 찬 생각처럼 들릴지 모르지만 그 목표는 조금 더 가까워졌다.

 

 
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