CCUS는 기업 탈탄 소화 전략에서 중요한 역할을 할 빠르게 떠오르는 산업입니다. 글로벌 성장 컨설팅 회사 인 Sullivan에 따르면 CCUS 시장은 2022 년부터 2030 년까지 49.7% 복합 연간 성장률 (CAGR) 으로 크게 성장할 것으로 예상됩니다. 2030 년까지 매출은 42.48 억 달러에이를 것으로 예상되며 2034 수익은 45.21 억 달러로 정점을 찍을 수 있습니다.
포획 후 CO2 의 높은 가치 이용은 CO2 의 가치를 향상시키는 중요한 단계이다. 중합체는 고 부가가치 제품이며, 촉매 또는 기타 수단을 통해 CO2 를 고분자량 중합체로 변환하는 공정은 CO2 공급망에 가치를 더합니다. 환경 친화적이고 지속 가능한 개발 경로 만들기.
아래 다이어그램은 가장 유망한 CO2-to-polymer 경로를 요약합니다.
1. 촉매 전환
• CO2 는 추출물과 촉매적으로 반응하여 중간 생성물을 생성하며, 결국 폴리에스테르, 폴리우레아 및 비-이소시아네이트 폴리우레탄 (NIPU) 과 같은 중합체를 생성한다.
-CO2 는 촉매의 작용하에 에폭사이드 (예를 들어, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 등) 와 반응하여 중합을 거쳐 지방족 폴리카보네이트 또는 폴리알킬렌 카보네이트 (PAC) 를 생성한다.
• CO2 는 에폭사이드 또는 알콜과 반응하여 폴리올을 촉매적으로 합성하며, 이는 이소시아네이트와 반응할 때 폴리우레탄을 형성할 수 있다.
• CO2 및 H2 는 촉매적으로 합성가스로 전환되며, 이는 피셔-트롭쉬 합성을 통해 폴리올레핀으로 더 변환된다. 폴리올레핀은 폴리에틸렌 (PE) 및 폴리프로필렌을 포함하여 널리 사용되는 중합체이다.
2. 수소화 경로
• CO2 는 일련의 수소화 단계를 통해 수소 (H2) 와 반응하여 메탄올을 생성 한 다음 올레핀 (예: 에틸렌 및 프로필렌) 으로 전환 할 수 있습니다. 메탄올-올레핀 (MTO) 기술을 사용합니다. 이들 올레핀은 폴리올레핀으로 추가로 중합될 수 있다.
• CO2 는 전기 화학 반응을 통해 수소 (H2) 와 반응하여 에틸렌 글리콜 (MEG), 에틸렌, 시안화 수소 및 기타 제품을 생산합니다. 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 푸라노에이트 (PEF), 폴리에틸렌 (PE) 등을 합성하는데 사용될 수 있다. 이 경로는 효율적이고 환경 친화적이어서 폴리머로의 향후 CO2 전환을위한 핵심 방향 중 하나입니다.
3. 발효 경로
-CO2 및 녹색 수소는 발효되어 락트산, 숙신산, 아디프산, 에탄올, 부탄올, 이소부탄올 등과 같은 중간체를 생성할 수 있다. 이어서, 이들은 광범위한 적용 가능성을 갖는 폴리히드록시알카노에이트 에스테르 (PHA), 폴리락트산 (PLA), 및 폴리부틸렌 숙시네이트 (PBS) 와 같은 바이오계 생분해성 물질로 추가로 합성될 수 있다.
상기 요약된 경로는 CO2 를 중합체로 전환시키기 위한 다양한 가능성을 입증한다. 이러한 경로는 이론적으로 실현 가능할뿐만 아니라 실험 연구 및 산업 응용 분야에서 상당한 진전을 이루었습니다. 그러나 실제 산업화 과정에서 기술적 성숙도, 경제적 생존력, 시장 수요, 환경 영향 등의 요인을 종합적으로 고려해야 한다. 미래에는 지속적인 기술 발전과 비용 절감으로 이러한 경로가 CO2 의 자원 활용을 실현하기위한 중요한 경로가 될 것으로 예상됩니다.
폴리에스테르, 폴리우레아 및 비-이소시아네이트 폴리우레탄 (NIPU) 의 제조와 같은 일부 경로는 이미 비교적 성숙한 기술을 가지고 있다. 그러나, CO2 로부터 직접 전환율은 여전히 제한될 수 있다.
• 폴리 카보네이트 기반 폴리머 (예: 폴리 프로필렌 카보네이트 (PPC) 및 폴리에틸렌 카보네이트 (PEC)) 의 생산 기술 빠르게 발전하고 있지만 수율을 개선하고 비용을 줄이기 위해 추가 연구 및 최적화가 필요합니다.
• 전기 화학 반응 및 Fischer-Tropsch 합성과 같은 기술은 잠재력이 있지만 여전히 실험실 또는 소규모 산업 테스트 단계에 있으며 더 많은 연구, 개발 투자 및 검증이 필요합니다.
• 현재 CO2-based 폴리올 생산 기술은 일부 산업 응용 결과를 달성했습니다. 예를 들어, 일부 회사는 촉매, 반응 공정, 반응 장비 및 다운 스트림 적용을 포함하여 독점적 인 지적 재산을 가진 CO2-based 폴리올 제품의 전체 세트를 성공적으로 개발했습니다. 이 제품은 폴리 우레탄, 합성 가죽 및 발포에 널리 사용됩니다.Ndustries. 앞으로 지속적인 기술 발전과 혁신으로 CO2-based 폴리올 생산 경로는 더 광범위한 응용 분야와 더 큰 발전을 볼 것으로 예상됩니다.
CO2 는 포획되어 이용될 수 있는 널리 배출되는 온실 가스이기 때문에 저가의 원료라는 장점이 있다. 그러나, 다른 보조 원료 (수소, 촉매, 용매, 바이오매스 등) 의 비용은 그 공급원, 가격 및 시장 공급 조건에 따라 달라질 수 있다.
발효 생산이 필요한 폴리머 (예: 폴리 락트산 (PLA) 및 폴리 하이드 록시 알카 노 에이트 에스테르 (PHA)) 의 경우 원료 비용 (설탕, 바이오 매스 등) 발효 과정의 효율성은 또한 경제적 생존력에 영향을 미칠 것입니다.
시장 수요의 규모와 성장률은 이러한 기술의 경제적 타당성에 직접적인 영향을 미칩니다.
• 환경 보호에 대한 인식이 높아지고 지속 가능한 개발에 대한 수요가 증가함에 따라 생물 기반 및 생분해 성 고분자에 대한 수요가 증가하고 있으며 이는 CO2-to-polymer 기술 개발을 촉진하는 데 도움이됩니다.
• 저탄소 연료의 잠재력이 더욱 분명 해지고 지속 가능성에 대한 글로벌 추구가 계속됨에 따라 녹색 메탄올에 대한 시장 수요가 꾸준히 증가하고 있습니다. 녹색 메탄올은 자동차 연료, 연료 전지, 해양 연료, 유기 첨가제 등을 포함한 광범위한 응용 분야를 가지고 있습니다. CO2 전환 및 녹색 수소 기술이 계속 발전하고 비용이 감소함에 따라 이러한 분야에서 녹색 메탄올의 적용이 더욱 널리 퍼지고 시장 수요가 계속 증가 할 것입니다.
CO2-to-polymer 기술은 온실 가스 배출을 줄이고 플라스틱 오염을 줄이며 자원 재활용을 촉진하고 폐기물 발생을 최소화합니다. 그러나 일부 경로는 다른 오염 물질을 생성하거나 잠재적 인 환경 영향을 미칠 수 있습니다.
포괄적 인 환경 영향 평가가 필요하며 부정적인 영향을 완화하기 위해 적절한 조치를 취해야합니다.
CO2-to-polymer 기술은 많은 환경 적 이점을 가지고 있지만 여전히 몇 가지 기술적 과제에 직면 해 있습니다. 예를 들어, CO2 전환율을 개선하고 다양한 적용 요구를 충족시키기 위해 폴리머 재료 성능을 최적화합니다. 그러나 연구 기관 및 기업의 지속적인 노력으로 이러한 기술적 과제가 점차 해결되고 있습니다. 앞으로 지속적인 기술 발전과 확장 된 응용 프로그램으로 CO2-to-polymer 기술은 환경 보호 및 자원 재활용에 더 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.
요약하면, 제안 된 경로CO2 변환폴리머는 기술적 타당성 및 경제적 생존력 측면에서 다양한 도전과 기회를 제공합니다. 이러한 기술의 상용화를 위해서는 연구 개발을 강화하고 공정 조건을 최적화하고 생산 비용을 절감하며 에너지 효율을 높이고 시장 수요와 환경 영향을 신중하게 고려하기위한 추가 노력이 필요합니다. 동시에 정부 정책, 재정 지원 및 시장 수요와 같은 외부 요인도 이러한 기술 개발에 중요한 역할을 할 것입니다.
