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캐나다 연구진들이 공해 물질과 햇빛을 이용해 플라스틱을 만들어 낼 수 있는 신기술을 개발했다고 보고했다. 오늘날, 재생 가능하지 않은 화석 연료는 플라스틱 제조에 사용되는 원재료를 제공하지만, 제조 과정에서 지구 온난화의 원인인 이산화탄소(CO2)를 생산한다. 국제 에너지 기구는 플라스틱의 주요 전구 물질이 전세계 이산화탄소 배출량의 1.4%를 차지한다고 보고한 바 있다. 캐나다 연구진은 다른 산업 공정에서 생산되는 이산화탄소를 포집하고 태양력 같은 재생 가능한 전기를 사용해, 이산화탄소를 에틸렌으로 전환하려고자 하는 비전을 가지고 있었다. 에틸렌은 많은 플라스틱의 전구체로 사용되는 화학 물질이다. 이번에 개발된 시스템은 탄소 포집과 관련된 핵심 과제를 해결하기 위한 것이다. 연도 기체에서 이산화탄소를 걸러내고 추출하는 기술이 있지만, 아직까지는 경제적인 가치가 거의 없다. 연구진이 중점을 둔 부분은 이 과정을 통해 상업적으로 가치있는 제품으로 변형시켜 기업들이 탄소 포집 기술에 관심을 가지게 하는 것이다. 이를 위해 연구팀이 사용한 핵심 혁신은 얇은 구리-기반 촉매와 재설계된 실험 전략하는 것이었다. 연구팀은 매우 염기성 강한 용액에서 이산화탄소가 에틸렌으로 전환될 수 있으며, 연구진이 개발한 촉매를 사용하면 에너지 효율과 전환율이 최고 수준으로 향상될 수 있음을 발견했다고 보고했다. 관련 연구는 Science에 게재되었다 ( science.sciencemag.org/cgi/doi hellip; 1126/science.aas9100 ). 연구팀은 구리-기반 촉매에 대해 오랫동안 도전 받아왔던 안정성 문제도 해결했다. 이론 모델링 연구는 염기 상태에서 이산화탄소가 에틸렌으로 전환되는 것이 이상적임을 보여주었다. 하지만 이런 조건에서 대부분의 촉매는 10시간 안에 촉매 기능을 잃어 버린다. 연구진은 이 문제를 해결하기 위해 실험 설정을 변경했다. 본질적으로 연구진은 촉매가 테트라 플루오르 에틸렌(PTFE, 테플론)으로 만들어진 다공성 지지층 위에 촉매를 침착시키고, 다른 면에 탄소로 촉매를 끼워 넣는 방식을 사용한 것입니다. 이를 통해 연구팀은 촉매가 염기 용액에서 분해되는 것을 방지할 수 있었으며, 기존의 촉매보다 10-15배 더 오래 동안 촉매 기능이 지속되었다고 보고했다. 또한 이런 설정은 효율성과 선택성을 향상시켰다고 연구진이 덧붙였다. 아직은 실험실 규모로 이산화탄소에 수 그램의 에틸렌을 생산하는 수준의 연구이지만, 장기적으로는 상업적으로 응용 가능한 기술로 확장되는 것이 목표라고 연구진은 밝혔다. |
