바이오차: 새로운 탄소 제거 기술

바이오차는 매년 전 세계 이산화탄소 배출량의 6%를 제거할 잠재력을 가지고 있으며 대규모로 배치될 수 있습니다. 따라서 이는 순환 경제 개념에서 중추적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. 이 숯과 유사한 물질은 통제된 공정에서 다양한 종류의 바이오매스 원료를 열분해하여 생산됩니다. 토리노 공과대학교 응용 과학 및 기술 학부(DISAT)의 마우로 조르첼리 부교수이자 이탈리아 바이오차 협회 이사회 멤버는 바이오차를 연구하며 그 잠재력을 탐구하고 있습니다. 그가 Elementar 본사를 방문하는 동안, 저희는 바이오차 연구의 최신 발전에 대해 깊이 논의할 수 있는 특별한 기회를 가졌습니다.

바이오차를 주요 연구 주제로 삼기 전, 조르첼리 교수는 탄소 튜브와 그래핀으로 만든 탄소 재료 및 복합 재료를 연구했습니다. 이러한 재료들이 매우 고가이기 때문에, 조르첼리 교수는 저렴하고 쉽게 구할 수 있는 탄소 재료인 바이오차와 그 특성을 조사하기 시작했습니다. 그는 바이오차로 만든 복합 재료가 탄소 튜브와 그래핀으로 만든 고가 재료와 유사한 특성을 가지고 있음을 발견했습니다. 따라서 바이오차는 농업 폐기물을 가치 있는 원자재로 전환하여 고가의 탄소 재료를 합리적으로 대체할 수 있습니다.

바이오차는 새로운 것이 아닙니다. 2,000년 이상 토착 문화권에서 작물 재배를 위한 토양 품질 개선에 사용되어 왔습니다. 그러나 바이오차의 잠재력은 이러한 전통적인 농업적 사용을 훨씬 뛰어넘으며, 그 특성에 대한 심층 연구를 통해 이제야 발견되고 있습니다. 바이오차는 예를 들어 복합 재료에서 석유 유래 탄소 재료의 대체재로 사용될 수 있으며, 이를 통해 응용 분야의 세계를 열어주고 있습니다. 마우로 조르첼리 교수에 따르면, 타이어와 같은 거의 모든 카본 블랙 재료가 바이오차로 만들어질 수 있습니다. 석유 기반 재료 대신 바이오차를 더 많이 사용하면 희소 자원에 대한 의존도를 줄이고 탄소 발자국을 감소시키는 것을 의미합니다.

조르첼리 교수는 농업 분야 외에도 특히 미래에 바이오차를 시멘트와 콘크리트에 사용하는 데 큰 잠재력이 있다고 보고 있습니다. 그의 의견으로는 이것이 "농업용 사용 다음으로 큰 규모의 응용 분야"가 될 것입니다. 오늘날의 시멘트 생산은 막대한 양의 CO₂를 대기 중으로 방출하여 기후 변화와 관련된 전 세계 온실가스 배출량에 기여합니다. 시멘트 생산에 바이오차를 사용하면 이러한 배출량을 획기적으로 줄여 제조 공정의 탈탄소화를 이룰 수 있습니다.

바이오차 생산은 모두에게 이익이 되는 상황입니다. 거의 모든 지역에서 생산이 가능하고, 탄소가 대기 중으로 배출되는 대신 저장되며, 바이오매스 '폐기물'로 만들어지기 때문에 폐기물 처리 문제를 해결하는 동시에 우리 경제의 탈탄소화에 기여할 유용한 새로운 자원을 창출합니다. 또한 바이오차 생산이 도시 및 지방 자치단체의 미래 수입원이 될 수도 있습니다. 바이오차 생산 형태의 탄소 저장에 대해 탄소 인증서로 대가를 지불하면, 이 인증서를 글로벌 탄소 시장에서 거래할 수 있어 공공 기관의 예산에 기여할 수 있습니다.

바이오차는 종종 재사용이 가능하기 때문에(예를 들어, 정수용 필터로 사용된 바이오차가 다른 응용 분야에서 두 번째 수명을 가질 수 있음), 일부 연구자들은 바이오차를 단순한 제품이 아니라 재료가 결코 손실되지 않고 항상 변형되고 재사용되는 '시스템'으로 설명하기를 선호합니다.

바이오 숯의 특성 분석 외에도 원소 분석은 탄소 배출권 발행 시 격리된 탄소의 양을 정량화하는 데도 중요합니다.

모든 유기성 폐기물은 바이오차로 전환될 잠재력을 가지고 있습니다. 바이오차의 화학적 조성은 연소되는 바이오매스에 따라 달라지며, 이는 각기 다른 특성을 가진 다양한 유형의 바이오차를 생성하여 적용 가능한 분야 또한 달라지게 합니다. 그렇기 때문에 재료 분석이 핵심입니다. 조르첼리 교수는 원소 분석이 바이오차의 유기 탄소 및 무기 탄소 함량을 결정함으로써 바이오차의  특성을 규명하고, 각 유형의 바이오차에 가장 적합한 응용 분야를 찾는 데 큰 잠재력이 있다고 믿습니다.

바이오차의 특성을 파악하는 것 외에도, 원소 분석은 탄소 배출권을 발행할 때 격리된 탄소의 양을 정량화하는 데에도 중요합니다.

탄소 중립, 탄소 격리 또는 석유 의존성 탈피 등, 오늘날 우리 사회가 직면한 주요 문제들을 해결하는 데 바이오차가 큰 역할을 할 잠재력을 가지고 있습니다. 우리는 조르첼리 교수와 그의 팀이 이 오랫동안 알려졌지만 새롭게 발견된 자원의 잠재력을 더욱 탐구하는 데 기여할 것이라고 확신합니다.