(Using a new catalyst, researchers have demonstrated that up to 79% of the carbon dioxide captured from the air can be converted into methanol. Credit: Gregory Heath, CSIRO)
대기 중 이산화탄소 농도가 높아지면서 지구 평균 기온은 지속적으로 상승하고 있습니다. 이는 현대 사회가 직면한 가장 큰 위기 가운데 하나입니다. 이를 해결하기 위한 기술들이 우후죽순처럼 선보이는 가운데 한 가지 주목을 받는 기술은 이산화탄소를 다른 유용한 물질로 변환시키는 기술입니다. 아직은 널리 상용화되었다고 보기는 어렵지만, 이전에 전해드린 것처럼 시험적인 수준의 연료 생산은 진행 중에 있습니다.
이산화탄소를 화학적으로 변환시켜 연료나 기타 유용한 물질로 바꾸는 일은 기술적으로는 어렵지 않지만, 그 과정이 사실 복잡했습니다. 보통은 피셔-트롭쉬 공정을 변형시키는 방식으로 진행되는데, 높은 고온에서 일어나는 반응을 사용하는데다 이산화탄소를 일산화탄소로 변형시킨 후 다시 수소 등과 반응을 시키는 복잡한 공정이 필요했기 때문입니다.
그런데 남 캘리포니아 대학의 슈리아 프라카쉬 교수(G. K. Surya Prakash, a chemistry professor at the University of Southern California)가 이끄는 연구팀이 공기 중의 이산화탄소를 한 단계로 메탄올로 바꿀 수 있는 새로운 촉매 반응 공정을 개발해 Journal of the American Chemical Society에 발표했다는 소식입니다.
이전에 나온 변환 촉매들은 반응이 일어나는 온도인 150 °C에서 쉽게 파괴되거나 활성을 잃어버리는 문제를 가지고 있었다고 합니다. 연구팀이 개발한 새로운 촉매는 루테늄(ruthenium) 기반으로 높은 온도에서도 활성을 잃지 않고 반복해서 사용할 수 있으며 이산화탄소를 환원시켜 메탄올(CH3OH)로 이르게 만드는 과정을 중단없이 진행할 수 있다고 합니다.
메탄올은 가솔린과 혼합해 대체 연료로 사용할 수 있는 것은 물론이고 더 복잡한 화학 물질을 만드는 공정의 원료로 연간 7천만톤 규모의 수요가 있기 때문에 이 연구 결과가 의미있는 것이라고 하겠습니다.
공장이나 발전소에서 나온 이산화탄소를 기체 상태 그대로 변형없이 바로 변환시킬 수 있다면 비용적인 측면에서나 효율성이라는 측면에서 매우 유리할 것입니다. 연구팀에 의하면 저장된 이산화탄소 가운데 79%가 메탄올로 변환되었다고 합니다.
물론 그렇다고는 해도 실제 규모를 늘려서 대량으로 생산할 때 과연 경제성이 있을지는 아직 판단하기 이른 상태입니다. 하지만 이런 연구가 진행되면 언젠가는 경제적인 방법이 나올 가능성도 있겠죠. 미래는 예측하기 힘들지만 인류는 언젠가 방법을 찾아낼 것이라고 믿습니다.
참고
Jotheeswari Kothandaraman, et al. "Conversion of CO2 from Air into Methanol Using a Polyamine and a Homogeneous Ruthenium Catalyst." Journal of the American Chemical Society. DOI: 10.1021/jacs.5b12354
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