이산화탄소의 저장
일단 가스형태의 이산화탄소를 수송하는 문제는 거대한 고압 파이프로 해결이 가능할 것이다. 양이 많기 때문에 비용은 많이 들긴 하겠지만 불가능한 건 아니다. 진정한 문제는 그럼 포획 분리한 이산화탄소를 어떻게 저장할 것인가이다.
이산화탄소가 고체라면 매립하면 되겠지만 불행히 기체이며 그 양도 매년 300억 톤에 육박할 정도로 막대하다.
지질학적 저장 (Geological Storage)
이 방법은 매립을 하는 것이다. 가장 손쉬운 해결 방법이지만 기체이기 때문에 문제는 간단하지 않다.
분리해 낸 이산화탄소를 오래된 석유 유정에 밀어 넣어서 석유가 나오게 만드는 것이다. 일단 이 방법은 실험적으로 응용이 되고 있다. 또 오래된 석탄 갱도에 이산화탄소를 밀어 넣기도 한다. 그러면 오래된 석탄 광산에서 메탄가스를 얻을 수 있기 때문이다. 또 깊은 암석층 내에 이산화탄소를 밀어 넣기도 한다.
하지만 이런 방법의 문제점은 이산화탄소가 지각에서 얼마나 안정적으로 있을 것인가이다. 사실 지각에는 액체나 가스로 찬 공간들이 많이 존재한다. 우리가 지금 뽑아서 쓰는 천연 가스처럼 꽤 오랜 시간 안정적으로 유지될 수 있다.
사실 지각에는 엄청난양의 이산화탄소를 저장할 공간이 있기는 할 것이다. 그러나 문제는 우리가 이산화탄소를 저장하기로 결정한 곳도 그런 특징을 가지고 있는냐이다. 일부는 새어나올 수도 있고 최악의 경우 단순히 대기 중으로 다시 이산화탄소가 나오는 정도에 그치지 않고 참사로 이어질 우려까지 있다. 이산화탄소는 공기와 잘 섞이긴 하지만 높은 농도일 경우에는 공기보다 약간 무거워 공기를 밀어내고 자리잡아 생명체를 질식 시킬 수 있다.
해양 저장 (Ocean storage)
: 다른방법은 바다에 저장하는 것이다. 사실 바다는 지각 다음으로 큰 자연적인 이산화탄소의 저장 창고 역활을 한다. 우리가 매년 내뿜는 이산화탄소의 상당 부분은 사실 바다에 녹는다. 과학자들은 이산화탄소가 높은 압력하에서는 비교적 안정한 상태로 있을 수 있다는 데 주목하고 있다. 즉 심해의 고압 환경에 이산화탄소를 저장하는 것이다. 바다의 거대한 크기로 보았을 때 우리는 막대한 양의 이산화탄소를심해나 대양저에 저장할 수 있을 것이다.
그러면 심해의 환경에 영향을 미치지 않을까? 하는 문제가 있다. 현재 이런 심해 생태계에 대한 인간의 지식은 매우 빈약하므로 이것이 더 심각한 환경 재앙을 가져오지 않을까? 현재로썬 100% 장담할 수 없는 일이다.
또 한가지 문제는 역시 정말 이산화탄소가 잘 저장되어 빠져나오지 않을 것인지에 대한 문제이다. 이산화탄소가 결국 바다에서 빠져나와 대기중으로 나가면 우리는 그냥 헛고생만 한게 된다. 여기에 CO2 가 물과 반응하면 H2CO3 가 되는데, 한마디로 바다를 산성화 시킨다는 이야기다. 이는 해양 생태계에 현재도 위협이 되고 있지만 이산화탄소를 바다에 저장하면 더 심해질 지도 모른다.
마지막으로 큰 문제는 비용이다. 당연히 파이프로 이동시켜 저장하는 지질학적 저장 보다 해양 저장은 비용이 더 많이 든다. 일부에서는 톤당 비용을 40 - 80 달러로 계산했는데, 그렇다면 이 막대한 저장 비용을 과연 누가 지불할 것인가가 새로운 문제가 될 것이다.
미네랄 저장 (Mineral Storage)
CO2 는 CaO 와 반응하여 CaCO3 를 만든다. 이 물질을 칼슘 카보네이트라고 불리우며, 더 친숙하게는 탄산 칼슘이라고 부른다. 지표에 정말 흔한 물질로 대리석·방해석·선석·석회석·백악·빙주석·조개껍질·달걀껍질·산호 등으로서 산출되고, 시멘트의 주원료, 산화칼슘의 원료, 제철·건축재료 등의 각종 중화제로 사용된다.
따라서 이를 이용해 시멘트를 비롯한 물질도 만들고 이산화탄소도 줄이면 어떨까? 실제로 일부 발전소와 시멘트 공장에서 이를 시도하고 있기도 하다. 그러나 여기에는 결정적인 문제가 있다. 그것은 많은 에너지가 필요하다는 것이다. 만약 이런 방식의 CCS 를 가진 발전소는 이를 가지지 않은 발전소 보다 60 - 160% 정도 에너지를 더 써야 한다. 이런식의 발전은 비용을 매우 크게 증가시킬 뿐 아니라 그마나 고갈되는 화석연료를 더 빨리 고갈 시킬 우려가 있다.
이산화탄소 재활용 (CO2 reuse)
이 방법은 나름대로 매력적인 제안이기도 하다. 그것은 이산화탄소를 이용해서 정반대의 과정을 통해 다시 이를 연료로 바꾸는 기술이다. 사실 기술 자체는 어렵지 않으며 지금의 기술로도 얼마든지 가능하다. 예를 들면 CO2 를 H2 와 반응시켜 메탄올을 합성한다든지, 아니면 CO2 를 다른 hydrocarbon 으로 변경하여 다시 연료로 사용하는 것이다. 이 메탄올이나 탄화 수소는 다시 연료로 사용하고 다시 대기중으로 퍼진 이산화탄소를 모아 다시 연료를 만들 수 있다면 일종의 윈윈 전략이라 할 수 있다.
이 방법의 가장 좋은 점은 바로 이산화탄소 유출을 걱정할 필요도 없고, 연료 문제도 해결해 주며, 더 나아가 현재 화석 연료를 사용하는 자동차와 비행기, 선박등을 개조할 필요가 없다는 것이다. 이 사이클만 완성시킬 수 있다면 온난화는 물론 에너지 문제도 해결할 수 있을 것 같다.
그러나 여기에는 물론 해결해야하는 중대한 문제가 있다. CO2 를 다시 석유와 비슷한 탄화수소로 만드는 일은 어렵지 않지만 여기에는 당연히 에너지가 들어간다. 이 에너지는 어디에서 얻을 것인가 ?
우리가 만약 화석 연료 이외의 방법으로 많은 에너지를 얻는다면 여기에 투자할 에너지가 있을 지 모른다. 그러나 현재 주요 에너지가 화석연료이기 때문에 이산화탄소를 연료로 바꾸는 과정에 막대한 화석연료를 쓴다면 이것은 오히려 배보다 배꼽이 더 큰 결과를 가져올 것이다.
이산화탄소 포획 기술은 거의 필요한 만큼 개발되어 있고 문제는 비용과 의지의 문제이지 기술의 문제는 아니다. 다만 저장 기술은 아직 좀더 안정성에 대한 담보가 필요하다. 따라서 이 문제를 조속히 해결할 필요가 있다. 기술과 안정성에 대한 문제가 해결된다면 그 다음은 우리의 의지에 달린 문제이다.
출처 : MBC 김혜수의 W
김혜수의 다이어리에서 이산화탄소 제거하기를 참고하세요.
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After carbon dioxide removal to cope with global warming, storage of carbon dioxide
Storage of carbon dioxide
The problem of transporting gas in the form of gaseous carbon dioxide can be solved by a gigantic high-pressure pipe. It's a lot of money, but it's not impossible. The real question is how to store captured CO2.
If the carbon dioxide is solid, it will be landfilled, but unfortunately it is gas, and the amount is huge enough to reach 30 billion tons annually.
Geological Storage
This method is to landfill. The easiest solution, but the problem is not simple because it is gas.
The separated carbon dioxide will be pushed into the old oil well to get the oil out. Once this method is applied experimentally. It also pushes carbon dioxide into old coal mines. This is because methane gas can be obtained from old coal mines. It also pushes carbon dioxide into deep rock layers.
But the problem with this method is how stable CO2 will be in the crust. In fact, there are many spaces filled with liquids and gases in the crust. We can remain stable for quite some time, just like the natural gas we use now.
In fact, perceptions will have room to store huge amounts of carbon dioxide. But the question is whether we have such a feature where we have decided to store carbon dioxide. Some may leak, and in the worst case, there is a concern that it will not only lead to the return of carbon dioxide to the atmosphere, but also to disasters. Carbon dioxide mixes well with air, but at high concentrations it is a little heavier than air, pushing the air out and allowing it to suffocate life.
Ocean storage
Another way is to store in the sea. In fact, the oceans serve as storage depots for large natural carbon dioxide next to crust. Much of the carbon dioxide we blow every year actually melts into the ocean. Scientists note that carbon dioxide can be relatively stable under high pressures. In other words, it stores carbon dioxide in a high pressure environment of deep sea. When we look at the enormous size of the ocean, we will be able to store enormous amounts of carbon dioxide in the deep ocean or on the ocean floor.
Will it affect the environment of the deep sea? There is a problem. At present, human knowledge of these deep-sea ecosystems is so poor that it will lead to more serious environmental disasters. I can not promise you 100% of the present.
Another problem is whether carbon dioxide will be stored well. If carbon dioxide eventually gets out of the sea and goes out into the air, we are just going to be out of the water. When CO2 reacts with water, it becomes H2CO3. In short, it acidifies sea. This is still a threat to marine ecosystems, but it may become even worse if CO2 is stored in the ocean.
Finally, the big problem is cost. Naturally, marine storage is more expensive than geological storage, which is stored in a pipe. Some have calculated the cost per tonne from $ 40 to $ 80, so the question of who will pay for this huge storage cost will be a new problem.
Mineral Storage
CO2 reacts with CaO to form CaCO3. This material is called calcium carbonate and is more familiarly called calcium carbonate. It is calculated as marble, calcite, marble, limestone, chalk, gypsum, shell shell, egg shell, coral, etc. It is used as various kinds of neutralizing agent such as raw material of cement, raw material of calcium oxide, .
So what if we use it to make cement and other materials and reduce carbon dioxide? In fact, some plants and cement factories are attempting this. But there is a crucial problem here. It requires a lot of energy. If a plant with this type of CCS has to supply 60 to 160% more energy than a plant without it. This kind of development not only increases the cost very much, but also fears that depleted fossil fuels will run out sooner.
CO2 reuse
This method is also an attractive suggestion. It is a technology that uses carbon dioxide to turn it into fuel again through the opposite process. In fact, the technology itself is not difficult, and it is possible with the present technology. For example, CO2 can be reacted with H2 to synthesize methanol, or CO2 can be changed to another hydrocarbon and used again as fuel. It is a win-win strategy if the methanol or hydrocarbons can be used as fuel again and the carbon dioxide released into the atmosphere can be collected again to make fuel.
The best thing about this method is that it does not have to worry about carbon dioxide spills, it solves fuel problems, and it does not need to retrofit cars, planes, or ships that currently use fossil fuels. If we can complete this cycle, we can solve the energy problem as well as the warming.
But there is, of course, a serious problem that needs to be addressed. It is not difficult to turn CO2 back into petroleum-like hydrocarbons, but there is of course energy. Where does this energy come from?
If we get a lot of energy in ways other than fossil fuels, there may be energy to invest here. But now that the main energy is fossil fuels, if you use enormous fossil fuels to convert carbon dioxide into fuel, this will result in a bigger navel than a boat.
CO2 capture technology is developed almost as necessary, and the problem is cost and will, not technology. However, storage technology still needs more security for stability. Therefore, it is necessary to solve this problem as soon as possible. If the problem of technology and stability is resolved, then the next one is a matter of our will.
Source: MBC Kim Hessu's W
See Kim Hess's Diary for Removing Carbon Dioxide.
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