| 340℃ 조건에서 이산화탄소를 직접 가솔린으로 전환 | ||
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 최근 중국과학원 고등연구원 및 상하이과학기술대학 전문가는 새로운 촉매제를 개발하여 340℃ 조건에서 이산화탄소와 수소가스의 원스텝 반응으로 불활성 온실가스인 이산화탄소를 직접 가솔린 액체연료로 전환시켰다. 해당 성과는 화학산업계가 20~30년간 노력해왔던 연구를 현실화하였으며 이산화탄소 배출을 줄이고 친환경 에너지원을 늘릴 수 있다. 동 연구 성과는 2017년 6월 12일에 국제 학술지 ‘Nature Chemistry’에 게재되었다. 중국은 온실가스 주범인 이산화탄소 배출대국이다. 이산화탄소는 자연계에 대량으로 존재하는 ‘탄소원’ 화합물인데 만약 태양, 풍력, 원자력 등 청정에너지를 이용하여 물로부터 염가의 수소를 획득한 다음 이산화탄소와 작용시켜 유용한 화학품·연료를 얻는다면 대기의 이산화탄소 농도 증가로 인한 환경문제를 해결하고 화석연료에 대한 인류사회의 의존도를 줄이며 재생에너지 저장을 위한 새로운 경로를 확보할 수 있다. 주요 이동수단의 연료인 가솔린, 항공등유 등 탄화수소계 화합물은 세계적 범위에서 광범위하게 응용되고 있고 또한 경제적 가치가 매우 높다. 노벨화학상 수상자 조지 올라(George Andrew Olah) 교수가 제안한 ‘인공 탄소순환’ 개념에 따르면 대체에너지를 이용하여 이산화탄소를 직접 액체연료로 전환시킨다면 전반 탄소순환은 더 효과적일 수 있다. 하지만 화학적 불활성 때문에 이산화탄소 분자를 메탄올, 메탄, 일산화탄소 등 소분자 물질로 전환시키는 것은 쉽지만 에탄올, 가솔린 등 에너지가 보다 높은 고탄소 화합물로의 전환은 매우 어렵다. 또한 이산화탄소에서 가솔린으로의 전환에 소요되는 에너지 소모도 고려해야 하는데 기존의 3단계 화학반응을 통한 가솔린으로의 전환은 비용이 높아 산업화 가치가 거의 없다. 연구팀은 촉매 원리에 주안점을 두고 꾸준히 연구한 끝에 이산화탄소 활성화를 통해 수소원자와의 결합을 구현할 수 있는 특이한 이중기능 촉매를 개발하였다. 먼저 산화인듐 표면의 고도 결함 구조를 이용하여 이산화탄소를 활성화한 후 수소원자와 결합시켰다. 그다음 분자체를 사용하여 개개의 탄소원자를 연결함으로써 가솔린 주성분에 해당하는 액체연료 분자를 획득하였다. 실험실에서 제조한 해당 액체연료에 특정 보조물질만 첨가하면 자동차 엔진의 성능 요구를 만족시킬 수 있는 대체 가솔린으로 사용할 수 있다. 특히 적절한 촉매 개발에 힘입어 340℃ 조건에서 이산화탄소와 수소가스의 원스텝 반응으로 가솔린을 획득할 수 있는데 선택성은 80%를 초과하였다. 해당 기술 경로에서 생성되는 메탄 등 부산물은 1% 미만인데 비해 기존의 동종 유형 기술은 10% 이상의 메탄을 생성한다. 현재 연구팀은 기계강도가 높고 산업적 치수에 적합한 과립형 촉매를 제조하였을 뿐만 아니라 해당 공법은 시범응용의 조건을 구비하였다. 이는 이산화탄소 전환 영역에서 이룩한 획기적인 성과로서 이산화탄소의 화학품·연료로의 전환에 중요한 플랫폼을 마련하였다. 정보출처 : http://www.heinfo.gov.cn/Article/content.asp?dm=88413&lm=%B9%FA%C4%DA%BF%C6%BC%BC |
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