바이오차는 연간 전 세계 이산화탄소 배출량의 6%를 제거할 수 있는 잠재력을 가지고 있으며 대규모로 배치할 수 있습니다. 따라서 순환 경제 개념에서 중추적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. 숯과 유사한 이 물질은 통제된 공정에서 다양한 종류의 바이오매스 공급 원료를 열분해하여 생산됩니다. 폴리테크니코 디 토리노 응용과학기술학과(DISAT) 부교수이자 이탈리아 바이오차 협회 이사인 마우로 조르첼리 교수는 바이오차를 연구하고 그 잠재력을 탐구하고 있습니다. 그는 elementar 본사를 방문하여 바이오차 연구 분야의 최신 발전 상황을 살펴볼 수 있는 특별한 기회를 제공했습니다.
폐기물에서 원자재까지
바이오차를 주요 연구 주제로 삼기 전, 조르첼리 교수는 탄소 튜브와 그래핀으로 만든 탄소 소재와 복합재를 연구했습니다. 이러한 재료는 매우 비싸기 때문에 조르첼리 교수는 저렴하고 쉽게 구할 수 있는 탄소 재료인 바이오차와 그 특성을 연구하기 시작했습니다. 그는 바이오차로 만든 복합재료가 탄소 튜브와 그래핀으로 만든 고가의 재료와 비슷한 특성을 가지고 있다는 사실을 발견했습니다. 따라서 바이오차는 농업 폐기물을 가치 있는 원료로 전환하여 고가의 탄소 소재를 합리적으로 대체할 수 있습니다.
열분해 전(왼쪽) 및 후(오른쪽)의 연질 목재 펠릿 샘플. 산소가 없는 상태에서 연소를 통해 바이오매스는 바이오차로 변합니다.
다양한 애플리케이션의 세계
바이오차는 2,000년 이상 토착 문화권에서 작물 성장을 위한 토질 개선에 사용되어 온 새로운 것이 아닙니다. 그러나 바이오차의 잠재력은 이러한 전통적인 농업적 용도를 훨씬 뛰어넘어 이제야 그 특성에 대한 심층적인 연구를 통해 발견되고 있습니다. 바이오차는 복합재 등 석유에서 추출한 탄소 소재의 대체재로 사용될 수 있어 다양한 응용 분야가 열리고 있습니다. 마우로 조르첼리 교수에 따르면, 예를 들어 타이어와 같은 거의 모든 탄소 블랙 소재는 바이오차로 만들 수 있습니다. 석유 기반 소재 대신 바이오차를 더 많이 사용하면 희소 자원에 대한 의존도를 낮추고 탄소 발자국을 줄일 수 있습니다.
조르첼리 교수는 토양 응용 분야 다음으로 향후 시멘트와 콘크리트에 바이오차를 사용할 가능성이 크다고 보고 있으며, 이는 "농업 분야 다음으로 대규모로 응용될 것"이라고 생각합니다. 오늘날의 시멘트 생산은 엄청난 양의CO2를 대기 중으로 방출하여 기후 변화와 관련된 전 세계 온실가스 배출에 기여하고 있습니다. 시멘트 생산에 바이오차를 사용함으로써 제조 공정을 탈탄소화하면 이러한 배출량을 획기적으로 줄일 수 있습니다.
바이오차는 다음 세기를 위한 소재입니다.
마우로 조르첼리 교수, 토리노 폴리테크니코 응용과학 및 기술학과(DISAT) 부교수
바이오차 생산은 거의 모든 마을에서 생산할 수 있고, 탄소가 대기 중으로 방출되는 대신 저장되며, 바이오차는 바이오매스 '폐기물'로 만들어지기 때문에 폐기물 처리 문제를 해결하는 동시에 우리 경제의 탈탄소화를 도울 수 있는 유용한 새 자원을 창출할 수 있습니다.바이오차 생산이 도시와 지자체의 미래 수입원이 될 수도 있습니다. 바이오차 생산 형태의 탄소 저장을 탄소 인증서로 지불하면 세계 탄소 시장에서 거래할 수 있으므로 공공 기관의 예산에 기여할 수 있습니다.
바이오차는 종종 재사용이 가능하기 때문에(예를 들어, 정수용으로 사용된 필터는 다른 용도로 재사용될 수 있습니다) 일부 연구자들은 바이오차를 제품이 아니라 물질이 손실되지 않고 항상 변형되어 재사용되는 시스템으로 설명하기도 합니다.
분석이 핵심
모든 유기성 폐기물은 바이오차로 전환될 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 바이오차의 화학적 조성은 연소되는 바이오매스에 따라 달라지며, 그 결과 다양한 특성을 가진 다양한 유형의 바이오차가 만들어지고 따라서 가능한 응용 분야도 달라집니다. 그렇기 때문에 재료 분석이 중요합니다. 조르첼리 교수는 원소 분석이 유기 및 무기 탄소 함량을 측정하여 바이오차의 특성을 파악하고 각 바이오 숯 유형에 가장 적합한 응용 분야를 찾을 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있다고 믿습니다.
바이오차의 특성 분석 외에도 원소 분석은 탄소 배출권 발행 시 격리된 탄소의 양을 정량화하는 데도 중요합니다.
엄청난 잠재력을 가진 소재
탄소 중립, 탄소 격리, 석유 독립 등 바이오차는 오늘날 우리 사회가 직면한 큰 문제들을 해결하는 데 중요한 역할을 할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 우리는 조르첼리 교수와 그의 팀이 오랫동안 알려졌지만 새롭게 발견된 이 자원의 잠재력을 더욱 탐구하는 데 기여할 것으로 확신합니다.
자세히 알아보기
바이오매스 및 바이오차의 특성 분석
바이오차의 특성 분석, 특히 특정 용도에 대한 적합성을 평가하기 위해서는 원소 조성을 결정하는 것이 매우 중요합니다. CHNS+O 분석은 이 작업을 위한 핵심 분석 방법입니다.
아래 애플리케이션 노트는 바이오매스 공급 원료와 열분해된 바이오차의 CHNS+O 동시 측정 결과를 vario MACRO cube원소 분석기를 사용하여 보여줍니다. 또한 총 유기 탄소(TOC), 총 무기 탄소(TIC) 및 잔류 산화 가능 탄소(ROC)에 대한 결과가 soli TOC® cube와 함께 제시되어 있습니다.
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