<인공광합성>이란(2)

<인공광합성>이란(2)

마치 현대의 연금술 온실효과가스를 실질적으로 영으로 하는 열쇠

 

 

 

꿈의 기술의 실현은?

 

광합성은 몇 개의 단계로 나누인 복수의 반응인데, 대개는 태양의 에너지를 흡수한 화학반응이 일어나는 <명반응(明反應)>과 그 생산물을 써서 CO2에서 당질을 합성하는 <암반응(暗反應)>의 2개의 반응으로 나누인다.

<명반응>의 스텝으로는 광 에너지에 의하여 물이 분해되어 산소와 수소이온과 전자가 생긴다. 이 산소가 대기 중에 존재하는 산소의 근원이이니까 광합성이 얼마나 뛰어난 귀중한 반응인가를 알 수 있다.

<암반응(暗反應)>의 스텝으로는 명반응의 결과적으로 생성하는 수소와 CO2에서 많은 복잡한 반응을 거쳐서 당질이라는 유기화합물이 합성되고 있다. 이 스텝을 모방하여 발전소나 공장에서 배출하는 CO2를 원료로 하여 당질만큼 복잡하지 않아도 유기화합물을 합성할 수 있다면 대기 중의 CO2를 줄이는 데로 이어진다. 이것이 <인공광합성>이다. 그러기 위해서는 물에서 먼저는 수소를 빼어내는 것이 필수이다.

다시 중요한 것은 명반응의 과정으로 전자를 낳고 있는 것이다. 혹시 이 과정을 인공적으로 재현할 수 있다면 물에서 전자를 빼어낼 수가 있고 이것을 전기 에너지로서 사용할 수가 있다. 이것은 매우 어렵지만 궁극적으로 <인공광합성>이라 할 수 있을 것이다.

 

꿈의 기술의 실현은 어디까지 와있나?

 

인공광합성은 마치 꿈과 같은 기술인데 실용화를 향하여 지금은 어떠한 단계에 있는 것일까.

먼저 인공광합성에서 <명반응>에는 태양광을 이용하기 위하여 화학반응을 촉진시키는 <광촉매>가 필요하게 된다. 그 효율은 과제였다.

그것이 ARPChem(인공광합성화학프로세스기술연구조합)과 신에너지, 산업기술종합개발기구( （NEDO）는 5월 29일 신슈대학(信州大學)、야마구치대학(山口大學), 도쿄대학(東京大學)、사넙기술종합연구소와 공동으로 자외광 영역이면서 세계에서 처음으로 100%에 가까운 효율로 물을 수소와 산소로 분해하는 분말상의 반도체광촉매를 개발하였다고 발표하였다. 다시 기술혁신이 진행되면 자외광만이 아니라 태양광을 광촉매가 흡수할 수 있도록 될는지 모른다. 수소를 직접 수소와 산소로 분해하는 <인공광합성>기술의 실용화도 현실적이 되고 있다고 말할 수 있다.

암반응의 스텝에 대해서도 상기의 연구기관은 물에서 제조하는 수소와 발전소나 공장 등에서 배출하는 CO2를 원료로 하여 탄소수가 2-4인 에칠렌, 프로피렌, 푸텐을 합성하는 방법을 이미 연구개발 중이다.(계속됨)

 

일본어원문=まるで現代の錬金術？！ 温室効果ガス実質ゼロの鍵を握る .「人工光合成」とは

출처=https://dot.asahi.com/dot/2020123000010.html