기술동향
탄소중립(carbon neutrality) 실현을 위한 생명공학 연구동향
- 등록일2022-02-14
- 조회수3907
- 분류기술동향 > 화이트바이오 > 바이오화학･에너지기술
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자료발간일
2022-02-10
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출처
BRIC
- 원문링크
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키워드
#탄소중립#온실 가스
- 첨부파일
pdf_0003984.pdf
탄소중립(carbon neutrality) 실현을 위한 생명공학 연구동향
◈목차
1. 서론
2. 본론
3. 결론
4. 참고문헌
◈본문
1. 서론
전 세계 산업 인프라의 지속적인 팽창과 인구의 폭발적인 증가로 인해 발생하는 기하급수적인 양의 온실 가스(greenhouse gases)는 지구 온난화 위기(global warming crisis)를 재촉하는 주 요인이다 [1]. 이 중 특히 자연환경으로 배출되는 다량의 이산화탄소(carbon dioxide, CO2)는 지구 온난화의 주범으로 꼽힌다. 이러한 지구의 온난화 현상을 완화하기 위해서는 CO2 배출량의 경감(mitigation)과 CO2의 효과적인 포획(harvest)이 가장 중요하다고 할 수 있다[2]. 바이오 연료와 같은 고부가 가치성 화합물 생성을 위한 CO2의 포획과 변환 관련 기술은 특히 큰 관심을 끌고 있는데, 서방 세계를 중심으로 한 수많은 국가에서는 여러 형태의 보조금과 인센티브를 지급하거나, CO2 경감을 위해 힘쓰는 기업체들을 우대하는 법률을 제정하는 등, 탄소중립화 기술의 정착 및 발전을 장려하는 정책을 연일 쏟아내고 있다. 예로 유럽연합(European Union, EU)에는 재생 에너지 지침(renewable energy directive, RED)이라는 가이드라인을 제작하여 이를 실현 중이며 [3], 미국에서도 내년(2022년)까지 바이오 연료(biofuels)의 생산량을 현재 수준에서 40% 가까이 끌어올린다는 계획을 가지고 있다.
대기 내의 CO2를 효과적으로 감소시킬 수 있는 여러 가지 생물학적 재활용 프로세스(biological recycling processes)의 거대한 잠재력은 탄소 중립성(carbon neutrality)의 관점에서 특히 큰 의미를 가진다 [4]. 이러한 CO2 재활용 공정들은 지속적으로 사용 가능하고 친환경적인(eco-friendly) 프로세스이지만, 아직 그 효율성과 비용, 필요한 수요의 충족 등 몇 가지 미해결 문제를 안고 있다. 이러한 제한요소들이 개선된다면 진정한 탄소 중립적인 플랫폼으로 가는 분수령이 될 것이다. 이에 저자는 본 동향리포트를 통해 바이오 기반 제품 생성을 위해 구현할 수 있는 생물학적인 CO2 활용 방법을 소개하고, 여러 가지 CO2 변환 바이오 프로세스 및 관련된 미생물에 대해 독자분들에게 소개해 드리고자 한다.
2. 본론
2.1. CO2의 화학적 전환 및 연료화(Fuelization)
미생물 전기 합성(microbial electrical synthesis, MES), 미생물 전기 분해세포(microbial electrolytic cells, MEC), 미생물 연료 전지(microbial fuel cells, MFC) 등 생물 전기화학적 시스템(bioelectrochemical system, BES)이 폐기물을 에너지로 전환하는 접근법이 최근 재생에너지 분야에서 유망한 신 기술로 떠오르고 있다 [5-7]. 일반적으로 MFC는 유기체로부터 전기를 발생시키는 반면, MES는 음전극(anode)을 전자원(source of electrons)으로 사용하여 전기를 발생시킨다 [8, 9] (그림1). MES는 CO2를 흡수하고 온실가스를 줄일 수 있기 때문에 MFC보다 더 큰 가치를 지니는 것으로 평가받고 있다. 또한 화석 연료(fossil fuel)와 같은 비 재생성 에너지원(non-renewable energy source)에 대한 의존도를 줄이기 위한 하나의 방편으로 수소, 알콜(alcohols), 지방산(fatty acids) 등을 합성하는, 이른바 화학적 에너지 스토리지(chemical storage of energy)에도 활용할 수 있다 [10].
...................(계속)
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