이산화탄소를 기반으로 구축 | 사이언스데일리

건설산업을 CO로₂ 싱크대? Empa의 콘크리트 및 아스팔트 연구소 연구원들이 이에 대해 연구하고 있습니다. 바이오 숯을 콘크리트에 통합함으로써 CO2의 잠재력을 탐구하고 있습니다.₂-중성 또는 심지어 CO₂-네거티브 콘크리트. 최적의 적용 가능성을 위해 바이오 숯을 펠렛으로 가공하고 이를 사용하여 기존 골재를 대체합니다.

2050년까지 기후 중립 스위스 목표를 달성하기 위해 부정적인 CO를 활용한 전략과 프로세스₂ 균형이 필요합니다. 이러한 소위 네거티브 배출 기술(NET)은 2050년에 남아 있는 “피하기 어려운” 배출을 상쇄하기 위한 것이며 궁극적으로 순 제로를 달성하는 데 도움이 될 것입니다. 주요 배출원 중 하나인 건설 부문에는 특별한 의무가 있습니다. 전 세계 온실가스 배출량의 약 8%가 시멘트 생산으로 인해 발생합니다. 동시에 자원을 많이 소비하는 건설 부문을 탄소 흡수원으로 활용하려는 초기 노력이 나타나고 있습니다. 역설적으로 들리는 일도 “CO로 구축하기” 시작하면 성공할 것입니다.₂” — 또는 오히려 탄소를 사용하여 건축 자재를 생산하고 장기적으로 대기에서 탄소를 제거하는 것입니다. 이러한 비전이 현실이 되려면 현재 Empa의 Concrete & Company에서 진행 중인 것과 같은 많은 연구가 필요합니다. 아스팔트 연구실 Pietro Lura가 이끄는 팀은 바이오 숯을 콘크리트에 통합하는 프로세스를 개발하고 있습니다.

다공성으로 인한 어려움

Biochar는 산소가 없는 상태에서 바이오매스의 열분해 탄화 공정에 의해 생산되며 높은 수준의 순수 탄소(식물이 CO의 형태로 대기에서 추출한 탄소)로 구성됩니다.₂ 그들이 성장함에 따라. CO 동안₂ 식물이 태울 때 방출되지만 장기간에 걸쳐 바이오 숯에 결합된 상태로 유지됩니다. 바이오 숯이 통합된 최초의 콘크리트 제품이 이미 시장에 나와 있습니다. 그러나 바이오 숯은 종종 처리되지 않은 콘크리트에 유입되어 어려움을 초래할 수 있습니다. “Biochar는 매우 다공성이므로 많은 양의 물을 흡수할 뿐만 아니라 콘크리트 생산에 사용되는 값비싼 혼합물도 흡수합니다”라고 Empa 연구원 Mateusz Wyrzykowski는 설명합니다. “게다가 취급하기 어렵고 완전히 무해한 것도 아닙니다.” 미세한 석탄 분진은 호흡기에 문제를 일으키고 폭발 위험이 있습니다.

이러한 이유로 연구자들은 최근에 발표된 논문에서 제안했습니다. 청정 생산 저널 바이오 숯을 펠렛으로 가공합니다. Wyrzykowski는 “이러한 경량 골재는 팽창 점토나 비산재와 같은 다른 재료로 이미 존재합니다. 이러한 재료를 처리하는 노하우는 업계에서 이용 가능하며 이는 개념이 실제로 적용될 가능성을 높입니다”라고 말합니다.

20% 점유율로 순 제로

펠릿을 생산하기 위해 팀은 회전 팬이 있는 콘크리트 믹서를 사용하여 바이오 숯을 물 및 시멘트와 혼합하고 회전 결과 직경 4~32mm의 작은 펠릿을 얻었습니다. 결과적으로 그들은 이 펠릿을 사용하여 오늘날 토목 공학에서 가장 널리 사용되는 강도 등급 C20/25 ~ C30/37의 일반 콘크리트를 생산했습니다. Mateusz Wyrzykowski는 “콘크리트에 20%의 탄소 펠렛을 사용하여 순 제로 배출을 달성했습니다.”라고 말합니다. 즉, 저장된 탄소의 양은 펠렛과 콘크리트 생산에서 발생하는 모든 배출을 상쇄합니다. 일반 콘크리트(밀도 2,000~2,600kg/m)의 경우 아직 한계에 도달하지 않았을 수 있습니다.^삼) 부피가 20%인 경우, 음의 배출 가능성은 경량 콘크리트(밀도 약 1,800kg/m)에서 특히 두드러집니다.^삼): 콘크리트에 탄소 펠렛을 부피 기준으로 45% 혼합하면 총 마이너스 290kg CO2의 배출이 발생합니다.₂/중^삼. 이에 비해 기존 콘크리트는 약 200kg CO를 배출합니다.₂/중^삼.

대기 중 탄소

실험실 책임자인 Pietro Lura의 연구실에서의 연구는 기후 목표 달성에 중요한 기여를 합니다. 그는 현재 연구에서 모델 물질로 활용되고 있는 바이오 숯을 가장 중요한 탄소원으로 보지 않는다. 오히려 그는 Empa의 여러 연구소가 추구하고 있는 광범위한 개념인 “대기 채굴”, 즉 태양 에너지, 물 및 CO를 사용하여 합성 메탄을 생산하는 것에 주목합니다.₂ 세계의 햇볕이 잘 드는 지역의 대기로부터 합성 가스의 후속 열분해. Lura는 “이를 통해 산업이나 이동성에서 에너지 운반체로 사용할 수 있는 수소와 바이오 숯과 같은 펠릿으로 가공하여 콘크리트에 통합할 수 있는 고체 탄소가 생성됩니다.”라고 설명합니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/01/240108125759.htm