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아이슬란드가 어떻게 탄소 배출량을 좋은 방향으로 바꾸고 있는가?

잡것들

by 루이's 2020. 7. 22. 01:37

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탄소 배출은 기후 변화를 일으키고 있습니다. 그래서 아이슬란드의 하늘에 이산화 탄소를 보내는 대신, 몇몇은 그것을 돌로 바꾸고 있습니다.traumsvilk에 위치한 알루미늄 제련소 두곳은 멀리 아이슬란드의 국제 공항에서 수도인 레이캬비크까지 눈에 띈다. 이러한 사일로에는 알루미늄을 생산하는 데 사용되는 원재료인 알루미나가 포함되어 있습니다. 알루미늄은 자동화된 시스템을 통해 회색의 길고 낮은 층의 건물 3개를 갖춘 객실로 이동합니다. 여기에서 알루미늄 제조업이 이루어집니다. 이러한 현관들은 아마도 이 빌딩들보다 덜 눈에 띄지만, 그들은 아이슬란드의 탄소 배출을 줄이는데 중요한 역할을 하고 있다.

아이슬란드 환경청에 따르면 아이슬란드의 중공업은 토지 사용과 임업에서 온실 가스를 제외한 이산화 탄소(CO2)배출량의 48%를 차지하고 있다. 이러한 산업 시설은 수력과 지열을 이용한 재생 에너지로 가동되지만, 알루미늄과 같은 금속을 생산하는 과정의 일부로 이산화 탄소가 방출된다. 국내 산업 시설의 규모가 클수록, 알루미늄뿐만 아니라 철강 제조에 사용되는 실리콘 금속이 생산되는데, 이 금속 중 대부분은 자동차 산업에 수출되어 사용된다.

현재 세개의 알루미늄 제련소, 두개의 제조 공장, 그리고 에너지 회사인 레이캬비크 에너지는 2040년까지 탄소 중립화를 조사하고 있다. 이 시설들은 모두 합쳐서 연간 약 176만톤의 이산화 탄소를 배출한다. 이 수치에서 0으로 가는 것은 특히 아이슬란드의 중공업이 이미 재생 에너지를 사용하고 있는 상황에서 어려운 순서처럼 보일 수도 있다.

하지만 나머지 탄소의 경우 다른 방법이 있다. 즉, 시설의 굴뚝에서 배출된 이산화 탄소를 수거하여 근처의 아이슬란드식 현무암 바위에 주입하고 그것이 돌로 변하기를 기다리는 것이다.이 개념은 CCS(carboncaptureandstorage)라고 알려져 있으며, 기술 버전은 수년 간 시도되고 테스트되어 왔습니다. 일반적으로 탄소 포집 및 저장에는 CO2를 다른 기체와 분리하여 파이프 라인 또는 선박을 통해 적절한 장소로 운반한 후 깊은 땅속에 주입하는 작업이 포함됩니다. 그것은 다른 장소들 중에서도 퇴적암의 넓은 지역에 주입될 수 있거나 기름과 가스의 고갈된 들판에 주입될 수 있다. 보통 1킬로 미터 이상의 깊이에 저장되며 시간이 지나면 대리석과 석회석의 주요 성분 중 하나인 칼카이트와 같은 무해한 탄산염 광물로 변합니다.많은 탄소 포집 및 저장 공장은 현재 발전소 또는 다른 산업 시설에서 CO2를 활용하기 위해 가동되고 있다. 그러나 이들 대부분은 소규모이거나 아직 공사 중이다. CCS가 현재 운영되고 있는 대형 발전소는 미국의 페트라 노바 카본 캡쳐와 캐나다의 국경 댐 CCS뿐이다. 전 세계적으로 12개 정도의 식물들이 다양한 발전 단계에 있다. 이 기술은 추출해야 할 CO2농도가 높을 때 가장 잘 작동한다. 대형 석탄 화력 발전소에서 CCS는 연간 최소 80만톤의 이산화 탄소를 흡수할 수 있다. 일반적으로 적은 CO2를 배출하는 천연 가스 발전소에서 이 수치는 연간 400,000톤에 가깝습니다.

아이슬란드에서, 탄소 포획과 저장의 흡수는 화산 섬이 유명한 검은 현무암 암석에 적용되어 왔다. 레이캬비크 에너지의 자회사인 온 파워는 아이슬란드의 바위와 일하기 위해 CarbFix라는 개조된 방법을 사용했다. 2014년부터 아이슬란드 수도에서 동쪽으로 약 30km 떨어진 헬리세이 데이 지열 발전소에서 운영되어 왔으며, 2020년 1월까지 50,000톤이 넘는 이산화 탄소를 배출했다.

절단 탄소

기존의 탄소 포집 및 저장에서 CO2는 기체, 액체 또는 초임계(액체가 일반적으로 기체로 변하는 지점 이상의 온도와 압력에 있는 경우)의 퇴적암 분지에 고압으로 주입된다. 불침투성 캡 바위는 일반적으로 이산화 탄소가 표면으로 다시 누출되는 것을 방지한다. 하지만 아이슬란드에는, 그런 영구적인 모자는 없다. 여기서, 이산화 탄소를 다공성 현무암 암석에 주입하기 전이나 주입하는 동안 물에 용해시키는 대안적인 방법이 개발되고 있다. CO2를 용해하면 부력이 낮아지고 CO2가 바위를 통해 내려가는 경향이 있어 이산화 탄소가 대기 중으로 빠져나갈 위험을 줄여 줍니다.

아이슬란드에서는, 녹은 가스를 약 500미터 깊이의 현무암과 반응성 암석 층에 주입하는데, 여기서 이산화 탄소는 광물로 빠르게 변할 수 있다. 헬리세이다 시에서는 CO2의 95%가 광물화되는 데 약 2년이 걸린다. 이 프로세스는 몇가지 요인에 따라 다른 사이트에서 수행되는 시간이 더 오래 걸릴 수 있습니다. 하나는 탄소가 주입되는 깊이이고, 다른 하나는 암석 형성 온도입니다. 광물화 과정의 속도는 일반적으로 더 높은 온도에서 더 빠릅니다.아이슬란드는 지구의 텍토닉 플레이트의 주요한 단층에 위치해 있으며, 이것은 섬에 수백개의 화산이 형성되게 한다. 이에 따라 1km깊이에서 250C에 이르는 고온 지역이 많고 저온 구역에서는 1km깊이에서 최대 150C에 이른다. 하지만 헬리세이다 데이에서는, 암석 형성의 온도가 약 20-50°C였으며, 이것은 신속한 광물화에 충분했다.

탄소 섬유 프로젝트 매니저인 EddaAradottir는 암석의 투과성 또는 파괴력은 또한 이산화 탄소의 광물화가 얼마나 빨리 일어날 수 있는지 와 더 많은 다공성 암석이 더 빠른 반응을 이끌어 낼 수 있는지에 대한 역할을 한다고 말한다. 이러한 요인들은 함께 큰 차이를 만들어 낸다;세계의 다른 곳에서 지질학적으로 유리하지 않은 곳에서, CO2를 광물화하는 데는 수천년이 걸릴 것이다.

이 방법은 기반암에 충분한 양의 칼슘, 마그네슘 및 철이 포함되어 있는 한 세계 다른 지역의 배출원 근처에서도 사용될 수 있습니다. 이 금속들은 이산화 탄소와 반응하여 이산화 탄소를 영구적으로 저장하는 데 필요한 탄산염 광물을 형성하기 때문에 필요하다.

CarbFix는 또한 수소 황화물과 같은 다른 수용성 가스들을 제거하는데 사용될 수 있다.  가스는 지열 발전소에서 자주 방출되며, 고농도의 가스는 유독하고 부식성이 있다. 그것은 또한 썩은 달걀의 냄새를 풍긴다. 헬리세이드에서는 수소 황화물이 이산화 탄소와 함께 주입된다. Hellishei의 처리 공장은 연간 12,000톤의 CO2와 7,000톤의 수소 황화물을 처리할 수 있으며, 이는 각각 발전소 연간 배출량의 약 33%와 75%에 해당한다.

아라도티르에 따르면 SOx와 NOx(황산화물과 질소 산화물)로 알려진 오염 물질도 CarbFix를 사용해 포획할 수 있다고 한다. 이들 두가지 모두 차량 배기 가스의 구성 요소이며, SOx도 알루미늄 제련소를 비롯한 발전소 및 산업 공정에서 일반적으로 생산되며 다양한 호흡기 문제를 일으킬 수 있습니다. 탄소 섬유는 불순한 기체 혼합물을 포획할 수 있기 때문에 경제적으로 더 가능하다.하지만 그 과정에는 약간의 환경적인 단점이 있다. CarbFix는 물 집약적입니다. Hellishei/d에서는 기반암에 주입된 CO21톤마다 약 27톤의 물을 사용합니다. 이로 인해 물에 접근이 제한된 지역에 문제가 발생할 수 있습니까? 아니요, 물은 광물화 후 재사용될 수 있기 때문입니다.라고 Arados는 말한다. 기존의 탄소 포집 및 저장 방법도 음용수 공급원으로 사용되는 지하수 오염에 대한 의문을 제기했다. 이론적 연구에 따르면 용해된 가스가 광물화되기 전에 누출되면 지하수 공급원의 오염 물질 수치가 안전한 수준 이상으로 상승할 수 있다. 그러나 CO2를 주입하기 전에 물에 용해하는 방법은 CO2가 더 높은 밀도를 가지고 있고 위로 탈출하기보다는 가라앉는 경향이 있기 때문에 이러한 위험을 줄이는 데 도움이 된다.

또 다른 문제는 전 세계 많은 지역에서 담수가 부족하다는 것인데, 이것이 바로 아라도티르와 그녀의 동료들이 해수를 이용하여 해안 지역에서 사용하는 과정을 개발하고 있는 이유이다. 하지만 바닷물은 담수보다 물을 더 많이 소비한다. 바다 표범은 해수에 녹아 있는 원소들 때문에 과정을 더 복잡하게 만든다고 CarbFix의 연구원인 산드라 오스카르 스네 Sn스도티르는 말한다.

아라도티르는 아이슬란드의 중공업에서 CO2를 포획하는 것에 대해 낙관적이지만 가스 농도가 낮을 때는 복잡할 수 있다는 것을 인정한다. "특히 캡처 단계에 관해서는 약간의 수정이 있을 수 있습니다."라고 그녀는 말합니다. 하지만 CO2농도가 임계값 이상이면, 그 과정은 효과가 있을 것이다.

다른 이들은 아이슬란드의 프로젝트가 진행되는 것을 예리하게 지켜보고 있다. 국제 지열 에너지 협회 회장이자 지열 에너지 뉴스 사이트 ThineoeoEnergy의 설립자인 알렉산더 리히터는 이것은 " 올바른 마음으로 무엇을 이룰 수 있는지에 대한 환상적인 예시"라고 말한다. 한편 아라도티르는 내년부터 이산화 탄소를 주입할 예정인 독일, 이탈리아, 터키에서 기술을 이용해 조사를 벌이고 있다.

공기를 정화하게 하기

이산화 탄소 농도가 높은 시설에서 탄소를 고치는 것은 한가지 방법이다. 하지만 가장 큰 목표는 대기 중의 이산화 탄소를 바로 제거하고 그것을 직접 공기 포획이라고 알려진 것을 고치는 것입니다.

현재 직접 공기 포획은 너무 비싸서 대규모로 사용할 수 없지만, 그러한 기술 개발에 많은 관심을 끌고 있으며, 15개의 발전소가 현재 전 세계적으로 운영되고 있다. 하지만 이러한 플랜트의 비용은 포인트 소스에서 캡처하는 것에 비해 특히 희석된 CO2흐름으로 인해 매우 높습니다.그럼에도 불구하고, 아라도티르는 "특히 우리가 21세기 후반을 볼 때, 직접적인 공기 포획은 불가피한 해결책의 일부"라고 말한다. 그녀는 풍력과 태양열과 같은 재생 에너지 비용이 크게 감소했다고 지적하며, 직접 공기 포획도 같은 방향으로 진행될 수 있다고 제안한다. "항상 포인트 소스를 위해 현장에서 촬영하는 것이 더 저렴할 것입니다."라고 그녀는 말합니다. " 하지만 현장에서 캡처를 사용할 수 없는 항공 및 기타 유형의 배출물의 경우에는 직접 공기 캡처가 해결책의 일부입니다."

유엔의 정부 간 기후 변화 위원회는 금세기에 온난화를 1.5-6도로 제한하려면 대기 중의 이산화 탄소를 제거하는 방법이 필요할 것이라고 말했다. 탄소 포집 및 저장 측면에서 보면, 현실적으로 향후 30년 안에 전 세계에 10,000개에서 14,000개 사이의 주입 유정을 설치하는 것을 의미한다.

아라도티르는 연안 설비를 이용하여 탄소를 바다 밑에 저장할 것을 예견하고 있다. "물론, 우리는 석유와 가스 산업이 석유와 가스 생산을 위해 사용하는 것과 유사한 방법으로 설비를 사용할 수 있습니다. 그리고 그 과정을 단순히 되돌리고 이산화 탄소를 주입하고 현무암의 형성 과정을 목표로 합니다. 그리고 나서 그것은 해저에서 광물화됩니다."라고 그녀는 말한다. 실제로 노르웨이는 이미 북해의 석유 가스전에 대규모로 계획된 탄소 포획 및 저장 시설에서 첫번째 우물을 팠다.

아이슬란드는 인구 36만 4천명에 재생 가능한 에너지가 풍부한 작은 나라이다. 하지만 아이슬란드의 온실 가스 배출 기준은 상대적으로 낮지만, 다른 더 크고 더 많은 탄소 집약적인 국가들은 가장 무거운 산업을 이산화 탄소 배출로부터 벗어나게 하는 방법으로부터 배울 것이 있을지도 모른다.

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