시카고 교외에 위치한 에너지 연구회사 크렙스 앤 시즐러(Krebs & Sisler LP)는 낮은 비용으로 이산화탄소(CO2)를 분리하고 재활용할 수 있는 방법을 개발했다고 밝혔다.

'향상된 광합성 및 광촉매 수처리/바이오매스 생장 프로세스’(Enhanced Photosynthesis and Photocatalysis Water Treatment/Biomass Growth Process)라 명명된 이 기술은 2014년 3월 18일 부여된 미국 특허번호 8,673,615(http://www.freepatentsonline.com/8673615.pdf)에 상술돼 있다. 이 기술은 CO2와 연소에서 생성된 모든 배출가스를 분리하는 이 회사의 O2/CO2 연소 및 응축 보일러 시스템(미국 특허번호 6,907,845, http://www.freepatentsonline.com/6907845.pdf)을 보완해준다.

기술 개발자인 빌 크렙스(Bill Krebs)는 “우리는 지속적인 CO2 주입과 발광 다이오드(LED) 가시광 포화가 수경 바이오매스의 생장 속도를 자연 상태보다 100배 이상 증가시킬 수 있다는 연구결과에서 경제적인 CO2 재활용법을 발견했다”며 “이 같은 내용이 8,673,615 특허에 설명돼 있다”고 밝혔다.

O2/CO2 연소에서 석탄, 석유 코크스 또는 천연가스 연소에 사용되는 연료 산화물질의 온도 제어를 위해 CO2와 희석된다. 공기 연소 시 발생하는 질소를 제거하면 압축 보일러에서 응축물과 CO2를 별도 비용 없이 복원할 수 있다. 압축물과 CO2는 깊고 천천히 통과하는 수로로 보내져 LED의 가시광선 스펙트럼에 노출된다. 광촉매는 유기 및 무기 화합물을 광물화해 스피루리나와 같은 남조류 바이오매스에 흡수되게 한다. 성장하는 바이오매스에 광물이 흡수되는 동시에 흐르는 물이 정화된다. 이 같은 절차가 최적화되면 환경에 유해한 패기가스나 폐수를 배출하지 않는 안정적인 고효율 운영이 가능할 전망이다. 또한 연료, 비료, 동물 사료, 음식 보충제로 활용할 수 있는 탄수화물과 단백질이 풍부한 바이오매스를 생산할 수 있다.

크렙스는 “우리는 석탄, 로터리 킬른(rotary kiln: 회전로), O2/CO2 연소를 조합한 응축 보일러를 개발하고 있으며 비용, 효율, 오염 물질 배출 면에서 상당한 강점을 가질 것으로 본다”고 설명했다. 그는 “열 전달 효율에서 중요한 요소는 현재 사용되는 미분탄 연소기의 경우 연료 완전 연소와 열 전달에 3~5초 정도를 할애하는 반면, 파쇄탄 로터리 킬른 방식의 연소는 그 시간이 3~5분, 또는 그 이상이라는 점”이라고 설명했다. 그는 “오늘날 공기 연소 발전소의 연료 효율은 평균 34% 정도다. 우리가 개발한 O2/CO2 연소 방식을 응축 보일러와 결합하면 그보다 2배 이상의 효율을 낼 수 있다. 즉 연료와 산소 소요량이 절반으로 줄어든다는 의미”라고 강조했다. 이어 “이 결합 프로세스는 다양한 적용 분야에서 많은 이점을 제공할 수 있다.

폐 CO2, 폐수, 염수를 수익성 높은 바이오매스와 탈염 식수로 전환할 수 있으며, 사실상 오염물질 배출 없이 전력 생산 효율을 개선할 수 있다. 또한 대규모 운영에 필요한 자본과 운영비용이 상대적으로 적으며 연료 유연성을 높이고 매출을 개선할 수 있다. 공기 중으로 CO2와 열, 수증기를 방출하는 현행 전기 전력 생산 방식에 비해 공간 활용도 우수하다”고 설명했다. 그는 “CO2를 폐기하는 방법으로 탄소격리가 제안돼 왔지만 이는 비용이 많이 들고 지구상 생명의 2대 필수 요소인 탄소와 산소를 낭비하는 일”이라고 덧붙였다.