CO2 활용 및 제거에 대한 기술적 및 경제적 전망

The technological and economic prospects for CO2 utilization and removal

Cameron Hepburn, Ella Adlen, John Beddington, Emily A. Carter, Sabine Fuss, Niall Mac Dowell8, Jan C. Minx, Pete Smith & Charlotte K. Williams(2019) Nature, 575, 87-97

 

I. 사전지식
10가지 경로를 통해 경제적, 활용성 측면을 분석
CO2활용 방법을 순환, 폐쇄, 개방 경로로 나눔
순환-CO2제거X,줄임, 폐쇄-CO2저장, 개방-생물사용

II. CO2 활용과 탄소사이클
CO2 제거 프로세스는 전부 CO2를 줄일 수 있는 것이 아니라 일부는 오히려 늘릴수있음.(ex. BECCS)
따라서 정확한 분석이 필요함. 시간과 공간에 따라서 완전 달라지기 때문.
가장 환경에 효과적인 것은 CO2로 제품을 만드는 것.

III. 기존 활용 경로
1. 화학
 UREA, poly carbonate polyol 생산 상용화
 가장 큰 이용 방법은 UREA생산이다. (2NH3+CO2->CO(NH2)2+H2O)
->단점 : 탄소가 금방 대기로 방출, N2O생성(온실가스효과 CO2의 100배)
고분자 생성시 매우 효과적으로 추정.

2. 연료 및 microalgae
메탄올, 메테인, dimethyl ether, Fischer–Tropsch로 전환
지열을 이용하지 않으면 매우 비쌈.
MICROALGAE는 잠재력이 있지만, 효율을 따질 때 매우 복잡하고, 현재 연구중에 있다.

3. 건축자제
현재는 CaO사용해야 되어서 CO2결합을 하기 힘듬. 따라서 건축자제를 CaCO3로 바꾸는 연구를 먼저해야함

4. CO2-EOR(enhanced oil recovery)
자세한 내용은 안나와있음
전세계 90%이상의 시추과정에서 사용 가능

IV. 기존 활용 방법이 아닌 것
1. bioenergy with carbon capture and storage BECSS)
광합성으로 대기중의 CO2를 바이오메스로 생산하는 것.
생물학적인것이므로 매우 불확실함.

2. 향상된 풍화작용...?
이를 이용하면 농작물 수확량이 증가함

3. 산림기법
CO2를 나무에 저장하는 방법.
목재 제품으로 활용 가능해서 경제적.
오랫동안 탄소를 저장할 수 있음 (about 80~100년)

4. 토지관리 and Bio Char
농업 생산량을 증가시켜줌
하지만 활용 또는 제거를 동시에 할 수 없음
기후 및 지역에 따라 매우 변동성이 큼. 열대지역에서는 수율을 올려줌.

V. 공업화
1. 고려사항
지리적, 재무적, 사회적 요인
최종 가격
주요 특성(Table3)
최종 성능
투입 에너지

VI. 전망
1. 분류별 특징
(개방, 폐쇄, 순환 은 Figure1에 나와있음)
“순환” - UREA, polyol제외는 값이 싼 기존의 방법과 경쟁해야함
“폐쇄” - CO2-EOR을 제외한 네 개는 연구가 더 필요함.
“개방” - 이론적으로는 수익성이 높으며 실제로 가능하지만 운영비용이 가끔 비쌈

2. 각각 특성
1) CO2-EOR
- CO2를 활용 및 제대로 된 저장이 가능
- 하지만 기후에 이익을 주지 못하며, 심지어는 독성을 가질 수 있음
2) BECCS – 다양한 위험분석이 잘 되어있음.
3) 토지관리, Bio Char, 산림 사용하는 것은 저장 기간이 짧으며, 대기로 유출 가능성이 높음
4) 화학적 처리는 순 배출량은 줄이지만, 공기중 CO2를 포획하는 방법을 찾지 않는 이상 CO2를 줄일 수는 없음
5) 건축자제 사용은 법적 규제가 심해 사용하기 어려움.

3. 전반적 정리
모든 방법은 아직 상용화가 매우 불확실하다.
1Gt/yr 이상으로 줄일 수 있는 산업은 거의 없음

VII. 미래의 CCU
현재 기후의 상황을 생각하면 최대한 빠른 개발이 필요함.
수익률이 마이너스인 경로를 최대한 빠르게 극복하는것도 방법이다.
흡착제, 분리막, 광/전기 촉매가 매우 효과적일 것으로 예측
육상 기반 CCU가저장과 활용할 기회가 매우 높음 특히 바이오
Bio Char는 매우 불확실함. 이것만 극복하면 매우 좋은 활용법

VIII. 총평
각각에 대한 기술적 설명을 기대하였으나 대략적으로만 나타내고 실제 가격효과를 주로다룸.
하지만 그 수치가 논리적이고 자세히 비교를 하여서 분야별 비교가 매우 좋음.
또한 각각의 분야를 비교하고, 어느점을 보완해야할지 잘 나타냄.