탄소 배출을 줄일 수 있는 새로운 제철 공법 등장
(science.org)- 철은 강철의 주요 성분으로 지구의 대기에 부담을 주며, 전 세계 온실가스 배출량의 8%를 차지함
- 화학자들이 철 생산을 훨씬 더 친환경적으로 만들 수 있는 방법을 개발
- 전기를 사용하여 철광석과 소금물을 금속 철과 다른 산업적으로 유용한 화학물질로 전환하는 이 방법은 비용 효과적이며, 풍력과 태양광 발전으로 제공되는 전기와 잘 작동하고, 심지어 탄소 네거티브일 수 있어 이산화탄소(CO2)를 생산하는 것보다 더 많이 소비함
철의 추출과 새로운 접근법
- 철은 지구상에서 가장 풍부한 원소 중 하나이지만 자연 상태에서는 철광석을 구성하는 여러 광물에 산소와 결합되어 있음
- 금속 철을 추출하기 위해, 일반적으로 철광석을 코크스라고 불리는 고탄소 석탄과 혼합하여 약 1500°C의 고온에서 가열
- 이 과정에서 탄소 원자가 철에서 산소 원자를 제거하여 CO2를 대기로 방출하고, 녹은 금속을 남김
- 철강 제조업체들은 이 철에 소량의 탄소와 기타 미량 금속을 결합하여 강철을 제조
철과 강철 제조의 문제점
- 철과 강철을 만드는 이 방법은 저렴하고 시간이 검증되었지만, 상당한 양의 CO2를 배출함
- 매년 25억 톤의 철이 채굴되며, 이를 금속 철로 환원하는 과정은 모든 승용차의 배기가스와 같은 양의 CO2를 배출
- 따라서 과학자들은 온실가스를 생성하지 않고 경제적으로 실행 가능한 금속 철 생산 방법을 찾고 있음
철 정제를 위한 새로운 전기화학적 접근
- 오리건 대학의 화학공학자 Paul Kempler와 동료들은 소금물에서 염소를 만드는 산업 공정을 철 제조에 재활용할 수 있는지 의문을 가짐
- 이 '염-알칼리' 공정에서는 소듐-클로라이드가 포함된 물을 전기화학 셀에 넣어 양극에서는 클로라이드 이온에서 전자를 끌어내어 염소 가스를 생성하고, 음극에서는 전자가 물 분자를 나누어 나트륨 이온과 결합하여 수산화나트륨과 수소 가스를 만듦
- 철을 정제하기 위해 Kempler의 팀은 음극에 철 산화물 입자를 추가함으로써, 전자가 철 산화물에서 산소 원자를 방출하고 수산화나트륨을 형성하며, 고체 금속 철을 남김
새로운 방법의 효율성과 잠재적 이점
- 이 과정은 매우 효율적이며, 연구자들은 현재 시장 가격으로 염소와 일부 수산화나트륨을 판매함으로써 전체 과정이 고로에서 철을 만드는 것과 대략 같은 가격으로 철을 생산할 수 있다고 추정함
- 수산화나트륨은 CO2를 결합하여 탄소 기반 미네랄로 전환할 수 있기 때문에, 이 과정은 CO2 포집에 도움이 될 수 있으며 탄소 네거티브일 수 있음
산업적 적용을 위한 도전과 전망
- 실험실 실험과 산업 공정 사이에는 여전히 갈 길이 멀며, 기술을 확대하는 데 있어 해결해야 할 문제들이 있음.
- 오리건 그룹의 설정은 철만큼이나 많은 염소 가스를 생성하는데, 염소 가스는 많은 산업적 용도가 있지만, 새로운 방법의 확대 버전에서 생성될 양은 필요한 것보다 많아 오염을 초래할 수 있음.
- 또한, 시작하는 철 산화물이 대부분의 광석에서 발견되는 불순물 없이 깨끗해야 하므로, 정제 비용이 많이 들 수 있음
- Kempler는 이러한 우려가 타당하다고 인정하면서도, 산업적 염소 가스의 필요에 맞춰 생산을 확대하면 여전히 매년 수천만 톤의 CO2가 없는 철과 염소를 생산할 수 있음을 지적함
- 철 산화물의 정제와 관련하여, 수산화나트륨이 철광석의 미량 불순물에 결합하는 것으로 잘 알려져 있기 때문에, 일부는 반응기 사용 전에 철 산화물을 정제하는 데 사용될 수 있으며, 현재 이 프로젝트를 테스트 중임
현재 "2050 탄소중립"과 아주 희미하게 연결된 IT프로젝트를 하고있는 관점에서 매우 흥미롭습니다.
탄소배출이나 철 생산은 내가 하는 IT와 아주 관련없을 것이라 생각하고 있었는데.. 막상 프로젝트 전반에 대한 사항을 검토 해 보면, 탄소배출관련 일 때문에 시작되는 프로젝트가 점점 더 생길거같습니다.
Hacker News 의견
-
Factorio 게임 플레이어의 관점
- 전기 용광로로 철 생산을 업그레이드하면 오염을 줄이고 석탄 운송 벨트도 절약할 수 있음.
- 태양광 패널을 사용하는 것이 좋은 선택임.
-
염소-알칼리 공정에 대한 의견
- 염소-알칼리 공정은 독성 폐기물의 80% 이상을 차지하는 다이옥신과 폴리염화 화합물을 생성함.
- 철 정련을 전기분해로 전환하는 것이 만병통치약이 될 것 같지는 않음.
- 그러나 이 연구는 대량 금속이 아닌 다른 금속의 원소로의 환원에 유용할 수 있음.
-
영국의 철강 생산 관련 의견
- 영국은 자체 철강 생산을 중단하고 대신 수입함으로써 CO2 배출을 하지 않는 척함.
-
전기를 사용한 철강 제조에 대한 관점
- 태양광이 풍부한 사막 지역, 예를 들어 북아프리카나 중동이 철강 제조에 최적의 장소임.
-
알루미늄 정련의 독성 부산물로부터 철을 만드는 연구에 대한 인상
- 알루미늄 정련의 독성 부산물인 적토를 가치 있는 철로 전환하는 비용 효과적인 방법에 대한 연구가 인상적임.
-
독일의 '그린 스틸' 추진에 대한 언급
- 독일이 현재 '그린 스틸'을 매우 적극적으로 추진 중임.
-
탄소 음성 포틀랜드 시멘트 제조에 대한 에피소드
- 건설용 탄소 음성 포틀랜드 시멘트 제조에 대한 에피소드가 흥미로움.
-
Helios Space 회사의 공정 개선에 대한 언급
- 나트륨을 추가함으로써 여러 문제를 해결한 Helios Space라는 회사가 있으며, 이 방법은 다른 원소의 정련에도 적용 가능함.
-
산-염기 흐름 배터리에 대한 제안
- HCL과 NAOH를 사용하여 피크 시간에 산-염기 흐름 배터리를 구동하는 것이 가능한지에 대한 질문.
- 수소가 전기분해를 통해 생산되어야 하기 때문에 효율이 떨어질 수 있음.
-
경제적 주장에 대한 비판적인 시각
- 동료 평가에서는 실험 방법과 데이터 분석이 검토되지만, 경제적 주장은 그렇지 않음.
- 대량의 염소 가스 생산(매우 독성이 있음)과 매우 높은 순도의 철광석이 필요하며, 순화 비용에 대한 고려가 누락됨.
회원가입하게 만드네 이것들이...
언플도 가지가지한다.
이런다고 글자하나 바꾼게 본질이 달라지는가?
태양광 풍력발전 전기와 잘 맞는다고? ㅎㅎ
아놔 그 전기는 무슨 슈퍼울트라 전기냐? 아이고 이것들아... 신재생에너지라 친환경인것처럼 억지 부리고 싶은건 이해한다만...결국 자뻑아닌가?