NETL 팀은 CO2를 아세테이트로 전환합니다. 프로젝트는 유용한 상업용 원자재를 공급하면서 온실가스를 줄일 수 있습니다.

Jul 07, 2023

8월 27일 - 피츠버그 — 전 세계적으로 온실 가스와 지구 온난화에 대한 우려가 계속됨에 따라 국립 에너지 기술 연구소(National Energy Technology Laboratory)의 3명으로 구성된 연구원 팀은 이산화탄소를 유용한 상용 제품인 아세테이트로 전환할 수 있는 방법을 발견하고 연구를 진행하고 있습니다. 그들의 발견을 상업적 규모로 확장합니다.

Djuna Gulliver, 연방 수석 조사관; Oak Ridge 과학교육연구소 연구원 Sam Flett; NETL의 Lidos 연구 지원 팀과 함께 연구 엔지니어인 Dan Ross는 자신들의 작업을 설명하고 피츠버그 연구실을 견학했습니다.

아세테이트는 다양한 용도로 사용되는 반합성 액체입니다. 직물용 섬유로 만들거나 안경테나 장신구 모양으로 성형하거나 청소 용품이나 매니큐어 제거제(아세톤)와 같은 물건에 사용할 수 있습니다.

CO2 가스를 액체 아세테이트로 바꾸는 발견은 행복한 우연이었다고 세 과학자는 말했습니다. 여기에는 생체촉매 역할을 하는 미생물의 개입이 포함됩니다.

촉매는 영구적인 화학적 변화를 겪지 않고 화학 반응 속도를 증가시키는 물질입니다. 생체촉매는 생화학 반응과 동일한 목적을 달성하기 위해 생물학적 원천의 효소를 사용하는 천연 물질입니다. NETL은 이 기술에 대한 특허를 출원했습니다.

Ross는 미생물학을 사용하여 석탄을 메탄으로 전환하는 다른 프로젝트를 진행 중이었고 석탄층 메탄 우물에 접근할 수 있었습니다. 전기를 사용하여 CO2를 부가가치 제품으로 전환한다는 아이디어는 새로운 것이 아니기 때문에 실험실에서 이러한 메탄 샘플을 농축하여 아세테이트로 전환하기로 결정했습니다.

Gulliver는 "우리는 이것이 그러한 미생물의 좋은 공급원이 될 것이라고 생각했으며 이러한 시스템에서 많은 작업을 수행하기 때문에 이러한 샘플을 얻을 수 있는 매우 독특한 능력을 가지고 있습니다"라고 말했습니다.

물론 모든 작은 동물이 적합한 것은 아닙니다. 그들은 매우 다양한 공동체에서 시작하여 일련의 실험을 통해 이산화탄소를 아세테이트로의 전환을 촉매하는 4~5개의 미생물이 가장 풍부한 공동체를 강화했습니다.

그리고 그들은 더 많은 유기체를 수확하기 위해 우물로 계속 돌아갈 필요가 없다고 말했습니다. 그들은 원래 샘플에서 계속 전파됩니다. 일반인은 이를 사워도우 스타터와 대략 비교할 수 있습니다.

그들은 프로젝트의 다음 단계는 더 많은 것을 생산하는 방법을 찾는 것이라고 말했습니다. 현재 그들은 시험관에서 용액 1리터당 약 8그램(1그램은 약 0.28온스 또는 1.9티스푼)을 생산할 수 있습니다. 그들은 역가(역가는 농도의 척도)를 리터당 40그램으로 늘리고 제품 리터에서 갤런으로 생산하기를 원합니다. "우리의 목표는 항상 집중력을 높이는 것입니다."

Gulliver는 "규모 확대는 재료비 측면에서 더 큰 문제가 될 것이라고 생각합니다."라고 말했습니다. 이론적으로 그들은 미생물을 상당한 양의 전환에 충분할 만큼 큰 바이오매스로 성장시킬 수 있어야 합니다.

그들은 2017~18년에 이 프로젝트에 대한 작업을 시작했지만 코로나19로 인해 중단되어 2020년 말과 2021년까지 테스트 프로세스를 확장하기 시작했다고 로스는 말했습니다. "지난 몇 년 동안 우리는 최적화를 진행해왔고 이제는 범위를 좁혔으므로 생물반응기 측면에서 더 많은 작업을 하고 싶습니다. 따라서 이를 엔지니어링하여 제품을 극대화할 수 있습니다."

생물반응기는 온갖 종류의 소음과 무서운 효과를 지닌 물질을 생산하는 일종의 괴물 같은 기계가 아닙니다. 그들의 생물반응기는 1리터짜리 튜브입니다. 그들은 증식 액체와 배양액을 튜브에 넣고 CO2로 가스를 공급하여 아세테이트를 생산하도록 했습니다.

지금 당장 원하는 역가에 도달하면 중단하고 물질을 제거해야 합니다. 이것을 회분식 반응기라고 합니다.

그래서 그들은 유체 흐름이 들어와 생체촉매에 닿고 작동하면서 아세테이트가 다른 출구에서 나오는 흐름형 반응기를 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 이는 체류 시간(반응기 내 시간)을 늘리고 농도를 두 배 또는 세 배로 늘리고 공정을 지속적으로 중단하는 대신 지속적으로 제품을 꺼낼 수 있음을 의미합니다.