CCUS (Carbon Capture, Utilization 및 Storage) 는 회사의 탈탄 소화 전략에서 중요한 역할을 할 준비가 된 빠르게 떠오르는 산업입니다. 글로벌 성장 컨설팅 회사 인 Frost & Sullivan에 따르면 CCUS 시장은 2022 년에서 2030 년 사이에 49.7% 연평균 성장률 (CAGR) 으로 성장할 것으로 예상됩니다. 2030 년까지 시장 매출은 42.48 억 달러에이를 것으로 예상되며 2034 년에는 45.21 억 달러로 정점을 찍을 수 있습니다.
고부가가치 제품에 대한 포획된 CO2 의 이용은 CO2 의 가치를 향상시키는 핵심 단계이다. 고부가가치 산물 인 중합체는 촉매 또는 기타 공정을 통해 CO2 로부터 합성되어 CO2 공급망에 가치를 더하고 환경 적으로 지속 가능한 경로를 만들 수 있습니다.
다음 다이어그램은 더 유망한 CO2-to-polymer 전환 경로를 요약합니다.
촉매 전환
추출물에 의한 CO2 의 촉매는 결국 폴리에스테르, 폴리우레아 및 비-이소시아네이트 폴리우레탄 (NIPU) 과 같은 중합체를 형성할 수 있는 중간체를 생성한다.
CO2 및 에폭사이드 (예를 들어, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드) 는 촉매의 존재하에 중합 반응을 거쳐, 지방족 폴리카보네이트 또는 폴리알킬렌 카보네이트 (PAC) 를 생성한다.
에폭사이드 또는 알콜을 갖는 CO2 는 폴리올의 합성을 촉매하고, 이어서 이소시아네이트와 결합하여 폴리우레탄을 형성할 수 있다.
CO2 및 H2 를 합성 가스로 촉매 전환 한 후 Fischer-Tropsch 반응이 폴리올레핀을 유발합니다. 폴리올레핀은 폴리에틸렌 (PE) 및 폴리프로필렌을 포함하여 널리 사용되는 중합체이다.
수소화 경로
CO2 및 수소 (H2) 는 일련의 수소화 단계를 통해 반응하여 메탄올을 생성한 다음 올레핀 (e.g., 에틸렌, 프로필렌) 을 메탄올-올레핀 (MTO) 기술을 통해 폴리올레핀 합성을 유도한다.
전기 화학 반응을 통한 CO2 및 수소 (H2) 는 에틸렌 글리콜 (MEG), 에틸렌 및 시안화 수소산을 생산할 수 있으며, 이는 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA) 와 같은 중합체로 추가로 합성 될 수 있습니다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 푸라노에이트 (PEF) 및 폴리에틸렌 (PE). 이 경로는 효율적이고 환경 친화적이며 CO2-to-polymer 전환을위한 중요한 미래 방향입니다.
발효
발효를 통한 CO2 및 녹색 수소는 젖산, 숙신산, 아디프산, 에탄올, 부탄올, 이소부탄올 등과 같은 중간체를 생산할 수 있습니다. 폴리히드록시알카노에이트 (PHA), 폴리락트산 (PLA), 및 폴리부틸렌 석시네이트 (PBS) 와 같은 생분해성 바이오폴리머로 추가로 합성될 수 있다. 이러한 자료는 광범위한 적용 전망을 보유하고 있습니다.
이들 요약된 경로는 CO2 를 중합체로 전환시키기 위한 다수의 가능성을 입증한다. 이러한 경로는 이론적으로 실현 가능할뿐만 아니라 실험 연구 및 산업 적용에서 약간의 진전을 이루었습니다. 그러나 실제 산업화에서는 기술 성숙도, 경제성, 시장 수요, 환경 영향 등의 요인을 고려할 필요가 있다. 미래에는 기술이 발전하고 비용이 감소함에 따라 이러한 경로가 CO2 자원 활용을위한 중요한 경로가 될 수 있습니다.
폴리에스테르, 폴리우레아 및 비-이소시아네이트 폴리우레탄 (NIPU) 의 제조와 같은 특정 경로는 비교적 성숙한 기술을 갖지만, CO2 로부터의 직접 전환율은 여전히 제한적일 수 있다.
폴리카보네이트 중합체 생산 (예를 들어, 폴리프로필렌 카보네이트 (PPC), 폴리에틸렌 카보네이트 (PEC)) 은 급속하게 발전하고 있지만, 수율을 향상시키고 비용을 감소시키기 위해서는 추가 연구 및 최적화가 필요하다.
전기 화학 및 Fischer-Tropsch 기술은 가능성을 보여 주지만 현재 실험실 또는 소규모 산업 테스트 단계에 있으며 추가 R & D 투자 및 검증이 필요합니다.
CO2-to-polyol 기술은 일부 산업 응용 프로그램 성공을 달성했습니다. 예를 들어, 일부 회사는 촉매, 반응 공정 및 장비에서 폴리 우레탄, 합성 가죽 및 폼에 널리 사용되는 다운 스트림 응용 분야에 이르기까지 폴리올 CO2-derived 독점 기술의 완전한 세트를 개발했습니다. 기술이 발전함에 따라 CO2-derived 폴리올은 더 광범위한 응용 분야와 더 큰 발전을 볼 수 있습니다.
원료로서의 CO2 는 포획되어 활용될 수 있는 온실가스이기 때문에 저비용이라는 장점이 있다. 그러나, 다른 보조 원료 (예를 들어, 수소, 촉매, 용매, 바이오매스) 의 비용은 그들의 공급원, 가격 및 시장 공급에 따라 달라질 수 있다.
발효 생산 폴리머 (e.g., 폴리락트산 (PLA), 폴리히드록시알카노에이트 (PHA), 원료 비용 (e.g., 설탕, 바이오 매스) 및 발효 공정 효율도 경제적 타당성에 영향을 미칩니다.
시장 수요의 규모와 성장률은 이러한 기술의 경제적 타당성에 직접적인 영향을 미칩니다.
환경 인식이 증가하고 지속 가능한 개발에 대한 수요가 증가함에 따라 CO2-to-polymer 전환 기술의 개발을 촉진하는 데 도움이되는 바이오 베이스 및 생분해 성 폴리머에 대한 수요가 증가하고 있습니다.
저탄소 연료의 잠재력이 분명 해지고 지속 가능한 개발을위한 글로벌 추진이 계속됨에 따라 녹색 메탄올에 대한 시장 수요는 꾸준히 증가하고 있습니다. 녹색 메탄올은 자동차 연료, 연료 전지, 해양 연료 및 유기 첨가제를 포함한 광범위한 응용 분야를 가지고 있습니다. CO2 전환 및 녹색 수소 기술이 발전하고 비용이 감소함에 따라 녹색 메탄올은 지속적인 시장 수요 증가와 함께 이러한 분야에서 응용이 증가 할 것입니다.
CO2-to-polymer 변환 기술은 온실 가스 배출, 플라스틱 오염을 줄이고 폐기물 발생을 최소화하면서 자원 재활용을 촉진하는 데 도움이됩니다. 그러나 일부 경로는 다른 오염 물질을 생성하거나 잠재적 인 환경 영향을 미칠 수 있습니다.
부정적인 영향을 완화하기위한 적절한 조치와 함께 포괄적 인 환경 영향 평가가 필요합니다.
CO2-to-polymer 변환 기술의 많은 환경 적 이점에도 불구하고, 그들은 여전히 기술적 과제에 직면 해 있습니다. 예를 들어, CO2 변환 효율을 개선하고 다른 적용 요구를 충족시키기 위해 폴리머 성능을 최적화하는 것이 핵심 영역입니다. 그러나 연구 기관 및 기업의 지속적인 노력으로 이러한 기술적 과제는 점차 해결되고 있습니다. 앞으로 기술이 계속 발전하고 응용 프로그램이 확장됨에 따라 CO2 변환 기술은 환경 보호 및 자원 재활용에 점점 더 중요한 역할을 할 것입니다.
결론적으로, 개략된 CO2-to-polymer 전환 경로는 기술적 타당성 및 경제적 생존 가능성 측면에서 다양한 도전과 기회를 제시한다. 이러한 기술의 상용화를 달성하기 위해 시장 수요와 환경 영향을 고려하면서 공정 조건을 최적화하고 생산 비용을 절감하며 에너지 효율을 높이기 위해 추가 R & D가 필요합니다. 또한 정부 정책, 자금 지원 및 시장 수요는 이러한 기술의 개발을 형성하는 데 중요한 역할을 할 것입니다.
