<인공광합성>이란(3)

<인공광합성>이란(3)

마치 현대의 연금술 온실효과가스를 실질적으로 영으로 하는 열쇠

 

 

 

광합성과 인공광합성 

 

자주 귀에 들리는 키워드 <수소>

 

깨끗한 성장전략을 말하는 데에서는 광합성에도 등장한 <수소>가 하나의 키워드가 된다. 깨끗한 전기를 쓰면 CO2배출량을 줄일 수 있는데 그 전력은 역시 변하지 않은 화석연료에 의한 화력발전에 의지하고 있다. 그래서 그 발전에 수소를 이용해야 한다. 대표적인 케이스는 연료전지를 사용한 전동차이다.

식물이 광합성을 행하는 과정에서 물은 산소와 결합적으로 수소로 분해되는데 그 수소와 산소를 써서 전기에너지를 획득하는 구조가 연료전지이다. 그 원리는 180년 전에 발견되었는데 연료전지의 개발이 늦어진 것은 수소를 용이하게 안가로 얻을 방법이 과제였다는 것과 기체이기 때문에 운반과 저장방법이 곤란했기 때문이다.

수소제조 방법은 몇 가지가 있다. 물의 전기분해에 의한 수소제조, 가성소다제조의 부산으로서의 수소(NaCl의 전기분해）,제철소 코크스로에서의 부산물로서의 수소, 화석연료(석유나 납사)의 수증기개질에 의한 수소제조, 광촉매에 의한 수소제조(인공광합성)가 있다. 이들 중 화석연료인 납사를 사용하는 제조방법이 현시점에서는 대량으로 안가로 제조하는 방법일는지 모른다.

수소의 운반 저장에 대해서도 개발이 진행되고 있다. 고압가스, 액화수소, 파이프라인, 유기할라이드(유기수소화합물)에 의한 수송, 저장이 있다.

유기할라이드(halide =하로겐과 그것보다 전기음성도가 낮은 원소와의 화합물)를 쓴 방법을 소개한다.

제조된 수소가스를 촉매를 써서 액체 화합물(톨루엔/toluene/에서 메칠클로헥산/ Methylcyclohexane/으로) 로 변환한다. 액체 형태로 운반하고 그 후 필요한 때에 그 액체에서 촉매를 써서 수소를 빼내는 방법이다. 그 화학반응(메칠클로헥산에서 톨루엔으로)이 개발되어 이 프란트(plant/설비)는 치요다화공건설(千代田化工建設)에서 가동하고 있다. 장래는 메칠클로헥산을 수소 스테이션(station)으로 운반하여 현장에서 탈수소하여 연료전지자동차에 공급할 것도 검토되고 있다. 그러기 위해서는 탈수소장치의 소형화를 향한 기술개발이 필요하다.

암모니아는 질소와 수소에서 제조되고 있으므로 수소 대신으로서 암모니아를 활용하는 것도 검토되고 있다. 합금으로 수소원자를 흡장(吸藏)시킴으로써 수소를 수송, 저장하는 <수소흡장합금>에 대해서도 개발이 행해지고 있다. 수소를 이산화탄소와 반응시킴으로써 메탄으로 변환, 그대로 도시가스 도관으로 흘려 연료로서 쓸 수 있는 방법도 검토되고 있다.

(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