탄소 포집 및 저장: 정의 및 작동 방식

탄소 포집이란 무엇입니까?

탄소 포집이란 이산화탄소(CO)를 포집하는 데 사용되는 다양한 기술을 말합니다.₂)는 일반적으로 대기로 방출되어 지구 온난화에 기여하기 전에 발전소 및 기타 산업 시설에서 생산됩니다. 이러한 방법 중 하나를 통해 포집된 이산화탄소는 다른 목적으로 재활용되거나 빠져나올 수 없는 곳에 저장됩니다. 이 과정을 탄소 격리라고 합니다.

탄소 포집 작동 방식

탄소 포집을 위해 사용 중이거나 개발 중인 여러 가지 기술이 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

연소 후 탄소 포집: 오늘날 가장 널리 사용되는 이 기술은 굴뚝 가스라고 불리는 굴뚝 배출물을 공기 중으로 방출되기 전에 수집합니다. 흡착 또는 흡수라고 불리는 한 기술에서 배출물은 흡수 장치라고 불리는 장치로 파이프로 보내집니다. 이산화물은 이를 흡수하는 화학 용매와 상호 작용하여 다른 구성 가스로부터 분리될 수 있습니다. 출시된. 이후 이산화탄소와 용매를 분리하여 용매를 재사용할 수 있으며, 이후 이산화탄소를 압축하여 운송 및 보관합니다.

연소 전 포집: 연료가 완전히 연소되기 전에 연료원에서 이산화탄소를 제거하는 공정입니다.

산소 연료 연소 포집: 이러한 형태의 포집에서는 일반 공기가 아닌 거의 순수한 산소 분위기에서 연료가 연소되어 포집하기 쉬운 고농축 형태의 이산화탄소가 생성됩니다.

직접 공기 포집: 모두 배출원에서 발생하는 처음 세 가지 방법과 달리 직접 공기 포집은 공기 중 이산화탄소가 발견되는 곳이면 어디든 제거하려고 시도합니다. 이를 위해 거대한 팬이 수집기라는 장치로 공기를 빨아들이고, 연소 후 포집과 유사한 수단을 통해 이산화탄소가 분리됩니다. 이 기술은 대부분 아직 실험 단계에 있습니다.

탄소 저장의 유형

일단 이산화탄소를 성공적으로 포집했다면 다음 질문은 이를 어떻게 해야 하는가입니다. 한 가지 옵션은 대기에 해를 끼치지 않는 곳에 보관하거나 격리하는 것입니다. 저장에는 지질학적 저장과 생물학적 저장의 두 가지 기본 유형이 있습니다.

지질 저장: 지층저장소에서는 포집된 이산화탄소를 가열하고 가압하여 “초임계” 이산화탄소로 만든 후 지하 깊은 곳에 주입합니다. 다음과 같이 미국 에너지부 초임계 CO 설명₂ “가스 같은 성질도 있고 액체 같은 성질도 있어요. 특히 액체처럼 밀도가 높지만 기체처럼 점성을 갖고 있다. CO 저장의 주요 이점₂ 초임계 조건에서는 필요한 저장량이 CO2보다 훨씬 적습니다.₂ '표준'(실내) 압력 조건이었습니다." 공동₂ 암석층 아래에 ​​갇혀 있습니다.

생물학적 저장: 생물학적 저장은 이산화탄소를 포집하고 저장하는 자연적 과정(예: 식물 심기)에 의존합니다. 숲에서는 나무와 다른 식물이 산소를 흡수하고 유지하며 다음 과정을 통해 산소를 생성합니다. 광합성.

탄소 포집 및 저장(CCS) vs. CCUS(탄소 포집, 활용 및 저장)

단순히 CCS(탄소 포집 및 저장) 공정을 통해 이산화탄소를 포집하고 매장하는 것이 아닌, 기술을 통해 탄소 포집, 활용 및 저장으로 알려진 프로세스를 생산적으로 사용할 수 있습니다. (CCUS).

매사추세츠 공과대학(MIT)의 환경 솔루션 이니셔티브(Environmental Solutions Initiative)에 따르면 일부는 이산화탄소를 포집했습니다. "추출하기 어려운 기름을 씻어내는" 방법으로 유정에 펌핑됩니다. 또한 일부 온실에서는 성장을 돕기 위해 사용됩니다. 식물. 다른 잠재적인 용도로는 "CO 전환"이 있습니다.₂ 플라스틱, 시멘트 및 콘크리트와 같은 건축자재, 연료, 탄소섬유 및 그래핀과 같은 미래형 소재, 그리고 베이킹 소다, 표백제, 부동액, 잉크, 페인트와 같은 가정용품까지요.” 이들 중 어느 것도 대량 생산되지 않습니다. 아직.

탄소 포집의 장점과 단점

탄소 포집의 가장 큰 장점은 탄소 축적을 늦추고 역전시킬 수 있는 잠재력이 있다는 것입니다. 지구 온난화, 기후 변화 및 모든 위험의 주요 원인인 지구 대기의 이산화탄소 포즈.

이 시점에서 가장 큰 단점은 비용, 특히 큰 영향을 미칠 정도로 확장하는 데 드는 비용입니다. 기후 변화에 관한 정부 간 패널의 2023년 보고서에서 탄소 포집은 가장 효과가 적고 가장 효과적인 것 중 하나로 평가되었습니다. 온실가스 배출을 줄이는 가장 비싼 수단으로 풍력, 태양열, 지열, 원자력 등의 옵션보다 훨씬 뒤떨어집니다. 힘.

관련된 우려는 탄소 포집에 대한 강조가 화석 연료에서 탄소 포집으로의 전환을 불필요하게 지연시키고 있다는 것입니다. 재생 에너지 소스. 2021년 기사로 MIT 기술 검토 “소음, 뉴스, 과대 광고는 탄소 제거가 저렴하고 간단하며 확장 가능하고 신뢰할 수 있다는 인식을 심어주고 있습니다. 그 중 어느 것도 우리가 믿을 수 없습니다.”

옹호 단체인 Food & Water Watch는 더욱 직설적으로 다음과 같이 말했습니다. “탄소 포집 및 저장(CCS)은 아직까지 설득되지 않은 화석 연료 산업의 가장 큰 계획입니다. 사람들은 자신이 판매하는 제품에 의존하면서도 기후 위기를 해결할 수 있다고 생각합니다.” CCS는 "가짜", "뱀기름", "사기", "마케팅"이라고 부릅니다. 일."

탄소 포집의 역사

탄소 포집의 역사는 석유 및 가스 시추업체가 판매할 수 있는 메탄가스에서 이산화탄소를 분리하기 시작한 적어도 1920년대로 거슬러 올라갑니다. 그러나 1970년대 시추업자들이 석유 추출 과정을 돕기 위해 유정에 이를 주입하기 시작하면서 이 물질이 더 널리 퍼지게 된 것 같습니다. 이는 향상된 오일 회수로 알려져 있습니다.

이 아이디어는 1980년대와 1990년대에 이산화탄소가 환경에 미치는 영향이 더욱 널리 알려지면서 어느 정도 추진력을 얻었습니다. 그럼에도 불구하고 진전은 더뎠다. 국제에너지기구(International Energy Agency)에 따르면 현재 전 세계적으로 약 40개의 상업용 CCUS 시설이 운영되고 있으며 "다양한 개발 단계에 있는 500개 이상의 프로젝트"가 있습니다.

탄소 포집의 미래

탄소 포집에는 많은 비판이 있지만 다른 사람들은 이를 적어도 유용한 임시 조치로 간주합니다. 국제에너지기구(International Energy Agency)가 표현한 바와 같이, CCUS 시스템은 “기존 전력 및 산업 플랜트에 개조되어 지속적인 운영이 가능합니다. 특히 시멘트, 철강, 화학제품과 같은 중공업 등 감축하기 어려운 분야의 배출량을 해결할 수 있습니다.” 조직에서는 CCUS가 "CO를 제거할 수도 있다"고 말합니다.₂ 피할 수 없거나 기술적으로 줄이기 어려운 배출의 균형을 맞추기 위해 대기에서 배출됩니다.”

세계경제포럼(World Economic Forum) 웹사이트의 한 의견에는 "기후과학자들은 전 세계적으로 CCUS를 배치하지 않으면 순제로(탄소) 목표를 달성하는 것이 불가능하다고 주장합니다."라고 나와 있습니다. 그러나 “CCUS가 대규모로 배포되고 효과적인 기후로 전환되기 전에 높은 비용과 낮은 효율성을 포함한 이러한 기술의 단점을 해결해야 합니다. 해결책."

미국에서는 기반시설 투자 및 고용법, 2021년에 통과되어 CCUS 프로젝트에 120억 달러 이상을 할당했으며, 이 자금은 점차적으로 지출되고 있습니다. 예를 들어, 2023년 8월 에너지부(DOE)는 최대 1.2달러를 투자한다고 발표했습니다. 2개의 상업용 규모의 직접 공기 포집 시설(루이지애나와 텍사스에 각각 하나씩)이 10억 달러에 달했습니다. DOE는 이번 투자가 "기존 이산화탄소 오염을 해결하고 신속한 배출 감소를 보완하기 위해 대규모 탄소 제거 현장의 전국적인 네트워크를 시작하는 것을 목표로 한다"고 밝혔습니다.

결론

탄소 포집 및 저장(CCS)은 지속적인 지구 온난화에 맞서 싸우는 데 도움이 될 수 있는 기술 중 하나입니다. 옹호자들은 이를 가치 있는 임시방편으로 보고 있지만, 비평가들은 비용과 효율성 모두에 의문을 제기합니다.