이산화탄소와 폐 플라스틱을 한 번에 재활용하는 태양 에너지 반응 시스템

(Cambridge's new solar-powered reactor that can convert both plastic waste and CO2 into useful products simultaneously. Credit: Reisner Lab)

과도한 이산화탄소 배출과 재활용이 어려운 플라스틱 쓰레기는 현재 인류가 직면한 가장 심각한 환경 문제입니다. 과학자들은 이 골치 아픈 물질들을 유용한 물질로 만드는 방법을 개발하기 위해 수많은 연구를 진행하고 있습니다.

케임브리지 대학의 과학자들은 한 번에 하나가 아니라 두 물질을 동시에 유용한 물질로 바꿀 수 있는 태양열 반응 장치를 개발했습니다. 태양 에너지와 촉매를 이용해서 이산화탄소와 플라스틱 소재를 다른 물질로 바꾸는 시도는 많이 진행되었지만, 둘을 동시에 바꾸는 시도는 드뭅니다. 이 드문 시도엔 이유가 있습니다.

연구팀이 개발한 변환 방식은 빛, 전기, 화학 반응을 동시에 사용하는 것입니다. 광전기화학(Photoelectrochemical) 태양 에너지 반응로는 두 개의 반응 용기와 전극을 지니고 있습니다. 페로브스카이트 기반의 광음극 (photocathode)은 코발트 화합물과 구리 - 인듐 촉매를 이용해 이산화탄소를 일산화탄소, 합성 가스, 포름산 등으로 바꾸고 구리-백금 소재의 양극은 PET 소재의 플라스틱을 글리콜산 (glycolic acid) 같은 더 단순한 소재로 바꾸는 역할을 합니다. 따라서 동시에 유용한 화학 물질과 연료 물질을 생산할 수 있습니다.

이 방식은 양극과 음극 반응 중 하나만 사용하는 것이 아니라 동시에 두 가지를 사용해 효율을 높였기 때문에 비슷한 광전기화학 반응보다 100배 정도 효율이 높다는 것이 연구팀의 주장입니다. 더구나 별도의 에너지원 없이 태양 에너지만 사용하므로 매우 친환경적인 방법입니다.

하지만 백금 같은 비싼 금속을 사용하는 만큼 경제성은 따져봐야 할 것입니다. 과연 경제성 있는 광전기화학 이산화탄소/플라스틱 반응 시스템이 나올지 궁금합니다.

참고

https://newatlas.com/environment/solar-reactor-co2-plastic-waste-useful-products/

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