탄소 포집 기술의 유망한 미래

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미래의 탄소 포집 및 저장 밝아 보인다. 

화석 연료 사용을 제거하는 능력은 지구 온난화를 극적으로 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 이 기술을 발전시키는 핵심 요소는 무엇입니까?

연소 전 포집

CCUS라고도 알려진 연소 전 포집 및 저장은 전력 산업에서 탄소 배출량을 줄이기 위한 유망한 신기술입니다. 

이 기술은 화석 연료가 연소되기 전에 이산화탄소를 격리하는 데 사용됩니다. 이 과정에서 연료는 수소와 CO2로 분리된 다음 저장 또는 재사용을 위해 제거됩니다. 

애틀랜틱라이드

CCUS의 가장 일반적인 응용 분야는 발전 산업입니다. 그러나 이 기술로 많은 산업 공정도 가능합니다.

연소 후 포집에 비해 연소 전 포집은 더 높은 효율과 더 낮은 에너지 요구 사항을 제공합니다. 최신 세대의 석탄 발전소에 특히 유용합니다. 이 기술에는 약간의 추가 자본 투자가 필요하지만 대규모 고정 배출원에 대한 비용 효율적인 옵션입니다.

연소 전 포집은 신축 발전소에서 구현하거나 기존 발전소에 개조할 수 있습니다. 이 기술을 사용하면 화학 용매를 사용하여 연도 가스에서 CO2를 분리합니다. 

용매가 재생되면 혼합물은 가스에서 CO2를 제거하기 위해 스트리퍼를 통과합니다. 배기가스가 분리된 후 파이프라인으로 운송하거나 저장 장소로 배송할 수 있습니다.

연소 전 포집 시스템을 활용하는 또 다른 장점은 포집된 CO2를 지하 깊숙한 저장 위치로 운반할 수 있다는 것입니다. 

이 방법은 고갈된 석탄층이나 유전에서 활용할 수 있습니다. 이러한 지질학적 저장 장소는 다공성이라는 이점이 있어 CO2의 영구 저장을 위한 실행 가능한 옵션이 됩니다.

스토리지 옵션 및 기술

다음의 여러 가지 기술 특정 시설에 가장 적합한 CO2 저장 방법을 결정할 때 선택할 수 있습니다. 이들 중 일부는 액체 저장, 지질 저장 및 고체 저장을 포함합니다. 이러한 모든 옵션을 사용하여 지구 온난화를 줄일 수 있습니다. 후자의 경우 염층과 석유 밭이 저장에 적합합니다.

몇 가지 다른 잠재적인 저장 옵션에는 저수지 또는 대수층에서 CO2의 지질학적 저장을 사용하는 것이 포함됩니다. 이러한 위치에 CO2를 저장하는 주요 단점은 포획된 가스를 해당 위치로 운송하는 비용입니다. 

가장 발전된 CO2 포집 및 저장 기술은 소규모로 테스트되고 있지만 그 효과를 완전히 입증하기 위해서는 아직 해야 할 일이 많습니다. 

운송

CO2는 액체, 기체, 고체 형태로 저장할 수 있기 때문에 파이프라인이나 선박으로 운반할 수 있습니다. 멤브레인 및 고체 흡수제를 포함하여 많은 기술이 현재 개발 중입니다.

이산화탄소는 선박, 파이프라인 또는 육상으로 운송될 수 있습니다. 그것은 또한 깊은 식염수 대수층이나 고갈된 석탄층에 저장될 수 있습니다. 저장 위치에 따라 CO2는 영구적으로 저장되거나 향상된 오일 회수를 위해 재사용될 수 있습니다.

지층

심지층에 CO2를 저장하는 것은 탄소 포집 및 저장에 관한 논쟁에서 중요한 주제입니다. 지층은 수백만 년 동안 석유와 가스를 저장하는 데 사용되었으며 CO2도 저장할 수 있는 잠재력이 있습니다.

몇 가지 잠재적인 저장 위치에는 광물 탄산화, 깊은 식염수 대수층, 셰일 분지 및 가스전이 포함됩니다. 또한 전 세계적으로 여러 파일럿 규모의 프로젝트가 수행되었습니다.

깊은 식염수 대수층

깊은 식염수 대수층 CO2 저장 용량이 가장 큽니다. 그들은 소금물이 주입된 다공성 암석이며 지하에 엄청난 양을 포함할 수 있습니다. 산업용으로는 적합하지 않습니다. 

염수 대수층은 다른 지질 격리 방법보다 CO2를 저장하는 더 직접적인 방법을 제공합니다. 그러나 그들은 다른 잠재적 저장소 사이트보다 덜 연구되었습니다. 따라서 효과적인 저장 시스템은 물리적 및 지구화학적 트래핑 메커니즘의 조합을 기반으로 해야 합니다.

밀봉 메커니즘

CO2가 저장 장소에서 빠져나가는 것을 방지하는 네 가지 주요 메커니즘이 있습니다. 여기에는 구조적, 물리적, 지구화학적 및 잔류 트래핑이 포함됩니다. 

CO2의 이동을 방지하려면 이 네 가지 메커니즘이 모두 존재해야 합니다. 결과적으로 지질 격리 과정의 효율성은 이러한 모든 메커니즘의 결합된 효과에 따라 달라집니다.

용량 및 무결성

저장소 사이트의 가장 중요한 특성 중 일부는 저장소 리소스의 용량과 무결성입니다. 적절한 용량은 현장에 안전한 보관에 필요한 기공 부피가 있음을 보장합니다. 또한 적절한 주입 속도를 유지할 수 있습니다. 마찬가지로 충분한 봉쇄 및 침투성이 중요합니다.

파일럿 규모의 프로젝트는 일반적으로 CO2를 포집하고 저장하는 특정 방법의 타당성을 테스트하도록 설계되었습니다. 이러한 노력은 지중 저장과 관련된 프로세스에 대한 풍부한 정보를 제공합니다. 또한 그러한 기술의 잠재 사용자가 관심을 가질만한 질문에 답할 수 있습니다.

CO2 포집 비용은 엄청나지만 석유 생산으로 인한 수익은 저장 비용을 상쇄할 수 있습니다. 또한 저장 장소가 지질인 경우 국가 법률에 의해 규제되며 적절한 측정 시스템을 통해 인간과 환경에 대한 위험을 최소화합니다. 

직접 항공 촬영

직접 공기 포획(DAC)는 대기에서 CO2를 제거하는 새로운 기술입니다. 이 방법에서 CO2 분자는 얇은 플라스틱 표면 위로 흐르는 무독성 수산화칼륨 용액에 의해 포획됩니다. 

이 프로세스는 공기에서 CO2를 격리하여 연간 수백 톤의 CO2를 포집합니다. 포집된 탄소는 원래 포집 솔루션에서 재사용하기 위해 재활용됩니다.

현재 직접 공기 포집은 캐나다와 미국의 소규모 공장에서 전개되고 있습니다. 최초의 대규모 DAC 공장은 2020년대 중반까지 미국 남서부의 Permian Basin에서 가동될 것입니다. 이러한 시설은 연간 최대 2만 톤의 COXNUMX를 포집할 수 있습니다.

DAC의 대규모 배치는 에너지 공급이 풍부하고 저렴한 지역에서 가능합니다. 예를 들어, 미국에서는 천연 가스 처리 시설이 서부 텍사스에서 최초의 대규모 파이프라인을 통해 유전에 이산화탄소를 공급하기 시작했습니다.

많은 기업들이 다양한 DAC 기술을 탐구하고 있습니다. Carbon Engineering이라는 한 회사는 캐나다 스쿼미시에 직접 공기 포집 시설을 건설하고 있으며 2024년에 가동할 계획입니다. 

또 다른 1PointFive는 70년까지 2035개의 대규모 DAC 시설을 확보하는 것을 목표로 미국에서 메가톤 규모의 시설을 개발하고 있습니다.

다른 회사 중에서 Norsk e-Fuels 컨소시엄은 대기에서 포획한 탄소로 합성 연료를 생산하는 시설을 개발하고 있습니다. 2024년까지 최대 XNUMX만 리터의 합성 연료 생산을 목표로 하고 있습니다. 다른 프로젝트로는 전기 분해 기반 수소에서 합성 연료를 생산하는 것을 목표로 하는 HIF Haru Oni ​​eFuels 파일럿 플랜트가 있습니다.

또 다른 DAC 접근법은 흡착제와 아민 물질을 기반으로 합니다. 그들은 공기 중의 CO2 분자에 결합하는 다공성 고체 지지체를 사용합니다. 이 흡착제는 중압 또는 저압에서 작동합니다.

DAC는 아직 초기 단계에 있지만 유럽 위원회로부터 상당한 지원을 받았습니다. 이 기술을 지원하기 위한 여러 연구 및 혁신 프로그램이 있습니다.

그러나 DAC의 미래는 기술의 발전과 기술적 성과에 달려 있다. 포획된 탄소를 안전하고 효율적이며 안정적으로 저장하려면 더 많은 연구가 필요합니다. 

또한 파이프라인, 수질 오염 및 지진 활동의 영향에 대한 우려가 있습니다. 그럼에도 불구하고 직접적인 공기 포획은 기후 변화와의 싸움에서 중요한 단계로 남아 있습니다.

“내게 능력 주시는 자 안에서 내가 모든 것을 할 수 있느니라”

탄소 포집 기술의 미래는 약속과 잠재력으로 가득 차 있습니다. 세계가 기후 변화의 영향으로 계속 어려움을 겪고 있는 가운데 이러한 기술은 전 세계 배출량을 줄이는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 

투자와 개발을 늘리면 모두를 위한 더 깨끗하고 건강한 지구를 향해 더 가까이 다가갈 수 있습니다. 탄소 포집 기술은 우리가 에너지 생산을 바라보는 방식을 바꾸고 화석 연료에 대한 의존도를 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.


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