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최근, 대기 중 이산화탄소 수치의 증가를 막기 위해 전 세계적으로 탄소중립을 위한 노력이 이루어지고 있습니다. 탄소중립이란 인간의 활동으로 인한 이산화탄소 배출량을 최대한 줄이고 흡수량을 늘리며 순배출량을 0으로 줄인 상태를 말합니다. 최근 탄소 중립 개념이 등장했습니다. 그것은 탄소 네거티브(Carbon Negative)입니다. 탄소 네거티브는 이산화탄소보다 더 많이 흡수하고 실제 탄소 배출량을 네거티브로 줄이는 개념입니다.
오늘 소개할 바이오차는 탄소 배출을 줄이는 새로운 방법으로 떠오르고 있는 친환경 물질입니다. 숯처럼 생긴 물질이 어떻게 탄소 배출을 줄일 수 있는지 알아보겠습니다.
바이오차의 정의 및 제조 프로세스
바이오차는 바이오매스(biomass)와 숯(charcoal)의 합성어입니다.
바이오매스는 산소가 없는 환경에서 열분해되면서 생성되는 탄소 함량이 높은 고체 물질입니다.
바이오매스는 식물과 과일과 같은 광합성에 의해 원래 생산된 모든 식물 자원을 설명하기 위해 사용되는 용어입니다. 그런데 최근에는 음식물 쓰레기, 하수 슬러지, 가축 분뇨 등 산업 활동으로 발생하는 유기 폐자원을 모두 바이오매스 자원이라고 합니다.
열분해란 산소가 부족할 때 폐기물(유기물)을 가열하여 기체, 액체, 고체 상태에서 연료를 생산하는 공정입니다. 바이오매스는 유기폐기물 자원인 바이오매스를 섭씨 300~800도의 고온으로 열분해해 만든 고체입니다.
온실가스 저감
일반적으로 바이오매스와 같은 천연 물질이 땅속에 묻히면 토양 미생물에 의해 분해되고 분해 과정에서 이산화탄소가 대기 중으로 배출됩니다. 생성된 탄소의 대부분은 다른 식물과 토양에 의해 흡수되기 때문에, 이 탄소 순환 과정은 탄소 중립 과정으로 볼 수 있습니다.
하지만 바이오매스가 열분해된 생물학적 차량은 표면과 내부에 작은 구멍이 많습니다. 이러한 구조 덕분에 탄소, 메탄 등이 상당히 포집될 수 있고 미생물의 변화나 분해가 쉽지 않으며, 탄소가 토양에 장기간 격리될 수 있습니다. 즉, 대기 중의 이산화탄소는 안정성을 유지하면서 생물학적 위험의 형태로 토양에 저장됩니다. 이러한 이유로, 바이오 자동차는 탄소 감옥이라는 별명을 가지고 있습니다.
최근 엘론 머스크·마스크재단이 1억 달러의 상금을 지원한 'X프라이즈' 공모전 수상작에서도 '바이오차'라는 용어를 확인할 수 있습니다. 미국 펜실베이니아 주립대학과 스위스 로잔 공과대학이 협력한 비영리 프로젝트 플랜트 빌리지는 대기에서 이산화탄소를 제거하기 위해 나무를 심을 예정입니다. 그 이후로, 그것은 성장한 나무들을 채취한 후 땅에 묻어서 탄소를 완전히 분리하는 방법을 사용하고 있습니다. 이 과정에서 AI와 블록 체인 기술을 활용해 탄소 배출원을 투명하게 확인할 수 있습니다.
바이오차 활용
바이오차의 기능은 작은 벌집 모양의 빈 공간 구조에서 비롯됩니다. 미세한 공극 구조는 천연 필터 역할을 하며 오염 물질을 정화하는 데 사용됩니다. 특히 바이오차는 토양에 존재하는 중금속과 농약을 흡착하는 등 환경 오염 물질 정화에 효과가 있는 것으로 나타났습니다.
바이오차는 주로 농업에 사용됩니다. 바이오차는 산성화된 토양의 pH를 낮추는 효과가 있고, 토양에 첨가되면 농작물 생산성을 향상시킵니다. 산성 토양은 미생물 활동을 억제하고 토양 특성을 악화시키며 농작물의 영양 흡수를 감소시키지만 바이오차는 토양의 질을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 특히 토양개량제로 쓰이는 석회보다 개선능력이 30%가량 높아 농업분야 이용률이 높을 것으로 예상됩니다.
바이오차는 또한 많은 양의 여유 공간을 제공하고 토양 환기를 개선하는 데 도움이 됩니다. 이런 식으로, 바이오차는 식물의 성장에 유용한 역할을 합니다.
앞서 말씀드린 것처럼 바이오 차는 온실가스 감축, 오염물질 정화, 토양 질 개선 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 특히 지난해 정부가 발표한 '2050년 국가 탄소중립 시나리오'에서 농업분야 핵심기술로 선정되면서 탄소배출량 감소에 대한 기대감이 높아지고 있습니다. 바이오차가 기후 변화에 대응하는 효과적인 수단을 확립하는 데 사용되는 미래를 기대합니다.
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