탄소 격리

Carbon sequestration
이 기사는 탄소가 대기 중에 있지 않도록 보관하는 것에 관한 것입니다. 이산화탄소가 대기 중으로 유입되기 전에 산업용 포인트 소스에서 이산화탄소를 제거하는 방법은 탄소 포집 및 저장을 참조하십시오. 대기에서 이산화탄소를 제거하는 방법(및 음의 배출)은 이산화탄소 제거를 참조하십시오.
인간 활동에 의해 배출되는 대기 중 초과 이산화탄소의 지질학적 및 생물학적 탄소 격리를 모두 보여주는 도식.[1]

탄소 격리는 탄소 풀에 탄소를 저장하는 과정입니다.[2]: 2248 대기 중 이산화탄소의 양을 줄여 기후 변화를 완화하는 데 중요한 역할을 합니다. 탄소 격리에는 생물학적(생물학적 격리라고도 함)과 지질학적 두 가지 주요 유형이 있습니다.[3] 생물학적 탄소 격리는 탄소 순환의 일부로서 자연적으로 발생하는 과정입니다. 인간은 고의적인 행동과 기술의 사용을 통해 이를 향상시킬 수 있습니다. 이산화탄소(CO
2)는 생물학적, 화학적, 물리적 과정을 통해 대기에서 자연적으로 포집됩니다. 이러한 과정은 예를 들어 탄소 농업이라고 불리는 토지 사용과 농업 관행의 변화를 통해 가속화될 수 있습니다. 유사한 효과를 내기 위해 인공적인 공정도 고안되었습니다. 이 접근법을 탄소 포집 및 저장이라고 합니다. 지하 또는 해저에서 인간의 활동으로 생산되는 CO를
2 포집하고 격리(저장)하는 기술을 사용하는 것이 포함됩니다.

대기 중에서 제거된 이산화탄소는 지표면에 주입하여 지구의 지각에 저장할 수도 있고, 불용성 탄산염의 형태로 저장할 수도 있습니다. 후자의 과정을 광물 격리라고 합니다. 이러한 방법은 대기 중의 이산화탄소를 제거할 뿐만 아니라 무기한 격리시키기 때문에 비휘발성으로 간주됩니다. 이는 탄소가 수천 년에서 수백만 년 동안 "잠겨져" 있다는 것을 의미합니다.

해양의 탄소 격리 과정을 개선하기 위해 다음과 같은 기술이 제안되었습니다. 해조류 양식, 해양 수정, 인공 융기, 현무암 저장, 광물화 및 심해 퇴적물, 산을 중화하기 위한 염기를 추가합니다.[4] 그러나 지금까지 대규모 적용을 달성한 사례는 없습니다.

용어.

에 관한 시리즈의 일부.
탄소순환
지역별
이산화탄소
탄소의 형태
대사경로
탄소호흡
탄소펌프
탄소 격리
메탄
생물지구화학
다른.

탄소 격리라는 용어는 문헌과 매체에서 다양한 방식으로 사용됩니다. IPCC 제6차 평가 보고서는 이를 "탄소 풀에 탄소를 저장하는 과정"으로 정의하고 있습니다.[2]: 2248 이후 풀은 "탄소와 질소와 같은 원소가 일정 기간 동안 다양한 화학적 형태로 존재하는 지구 시스템의 저장소"로 정의됩니다.[2]: 2244

미국 지질조사국(USGS)은 "탄소 격리는 대기 중의 이산화탄소를 포집하고 저장하는 과정"이라고 탄소 격리를 다음과 같이 정의하고 있습니다.[3] 따라서 탄소 격리와 탄소 포집 및 저장(CCS)의 차이는 매체에서 때때로 흐려집니다. 그러나 IPCC는 CCS를 "산업적 원천으로부터 비교적 순수한 이산화탄소(CO2) 흐름이 분리, 처리 및 장기 저장 장소로 운반되는 과정"으로 정의하고 있습니다.[5]: 2221

따라서 CCS는 인공 탄소 격리 기술을 활용하는 기술 응용 분야입니다.[citation needed]

용어의 연혁(어원)

격리라는 용어는 따로 두거나 항복하는 것을 의미하는 라틴어 격리를 기반으로 합니다. 그것은 분쟁이 해결될 때까지 분쟁 중인 물건이 놓여진 예금자 또는 수탁자인 격리자에서 파생되었습니다. 영어로 "sequestered"는 은둔 또는 철수를 의미합니다.[6]

법률상 격리는 채권자나 국가의 이익을 위해 법률의 절차에 따라 소유자의 소유물에서 무엇이든 제거, 분리 또는 압류하는 행위입니다.[6]

역할

자연 속에서

탄소 격리는 지구의 생물권, 소아권, 지구권, 수권 및 대기 사이에서 탄소가 교환되는 자연적인 탄소 순환의 일부입니다.[citation needed]

이산화탄소는 생물학적, 화학적 또는 물리적 과정을 통해 대기에서 자연적으로 포집되어 장기 저장소에 저장됩니다.

숲, 다시마 침대, 그리고 다른 형태의 식물 생명체들은 자라면서 공기로부터 이산화탄소를 흡수하고, 그것을 바이오매스로 묶습니다. 그러나 이러한 생물학적 저장소는 장기 격리를 보장할 수 없기 때문에 휘발성 탄소 흡수원으로 간주됩니다. 산불이나 질병, 경제적 압력, 정치적 우선순위의 변화와 같은 사건들은 격리된 탄소가 대기로 다시 방출되는 결과를 초래할 수 있습니다.[7]

기후변화 완화에 있어서

추가 정보: 기후 변화 완화

탄소 격리는 - 탄소 흡수원 역할을 할 때 - 기후 변화를 완화하고 따라서 기후 변화의 유해한 영향을 줄이는 데 도움이 됩니다. 화석 연료와 산업 가축 생산을 연소시켜 배출되는 온실 가스의 대기 및 해양 축적을 늦추는 데 도움이 됩니다.[8]

탄소 격리는 기후 변화 완화에 적용될 때 자연적으로 발생하는 탄소 격리를 강화하거나 탄소 격리 과정에 기술을 사용할 수 있습니다.[citation needed]

탄소 포집 및 저장 접근법에서 탄소 격리는 저장 구성 요소를 나타냅니다. 깊은 지질층(염수층 및 배기가스전 포함)에서의 기체 저장, CO와2 금속 산화물의 반응에 의한 고체 저장 등의 인공 탄소 저장 기술을 적용하여 안정적인 탄산염을 생성할 수 있습니다.[9]

탄소를 인위적으로 격리(즉, 탄소 순환의 자연적 과정을 사용하지 않음)하기 위해서는 먼저 포집해야 하며, 그렇지 않으면 기존 탄소가 풍부한 물질로부터 대기 중으로 (연소, 붕괴 등에 의해) 재방출되는 것을 현저히 지연시키거나 방지해야 합니다. (건설과 같은) 영구적인 용도에 통합됨으로써. 이후 수동적으로 보관하거나 시간이 지남에 따라 다양한 방식으로 생산적으로 활용할 수 있습니다. 예를 들어, 수확 시 목재(탄소가 풍부한 재료로서)는 건설 또는 다양한 내구성 제품에 통합될 수 있으며, 따라서 수년 또는 수세기에 걸쳐 탄소를 격리할 수 있습니다.[10]

육상에서의 생물학적 탄소 격리

숲을 다시 만들고 산림전용을 줄이는 것은 여러 가지 방법으로 탄소 격리를 증가시킬 수 있습니다. 호주 태즈메이니아 마운트필드 국립공원 돕슨 호수 인근의 판다니(Richea pandanifolia)

생물학적 탄소 격리(biocial carbon sequestation, 생물학적 격리)는 지속적이거나 향상된 생물학적 과정에 의해 대기 중의 온실가스 이산화탄소를 포집하고 저장하는 것입니다. 이러한 형태의 탄소 격리는 삼림 벌채 및 지속 가능한 산림 관리와 같은 토지 사용 관행을 통해 광합성 속도를 증가시킴으로써 발생합니다.[11][12] 천연 탄소 포집을 강화하는 토지 이용 변화는 매년 많은 양의 이산화탄소를 포집하고 저장할 가능성이 있습니다. 여기에는 농업의 탄소 격리 방법 외에도 산림, 이탄지, 습지, 초원 등 생태계의 보존, 관리 및 복원이 포함됩니다.[13]

농업과 임업의 두 부문 모두에서 토양 탄소 격리를 강화하는 방법과 관행이 존재합니다.[14]

임업

참고 항목: 탄소 흡수원 § 숲과 삼림 벌채
산림을 효율적으로 보전하기 위해서는 토지권을 원주민에게 이양하는 것이 주장되고 있습니다.

나무는 광합성 과정을 통해 대기에서 이산화탄소(CO2)를 흡수합니다. 이 생화학적 과정에서 나무의 잎에 있는 엽록소는 햇빛을 이용하여 CO2와 물을 포도당과 산소로 전환합니다.[15] 포도당이 나무의 에너지원이 되는 반면, 산소는 부산물로 대기로 방출됩니다. 나무는 뿌리, 줄기, 가지, 잎을 포괄하는 바이오매스 형태로 탄소를 저장합니다. 나무는 평생 동안 계속해서 탄소를 격리하여 대기 중의 이산화탄소를 장기적으로 저장하는 역할을 합니다.[16] 따라서 지속 가능한 산림 관리, 조림, 재조림 및 조림은 기후 변화 완화에 중요한 기여를 합니다. 조림은 이전에 나무 덮개가 없었던 지역에 숲을 조성하는 것입니다. 삼림 벌채는 생태학적 잠재력을 최대한 발휘하기 위해 손상되지 않은 기존 숲을 가꾸는 관행입니다.[17] 그러한 노력에서 중요한 고려 사항은 숲의 탄소 흡수 잠재력이 포화되고[18] 숲이 흡수원에서 탄소원으로 바뀔 수 있다는 것입니다.[19][20] 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)는 산림 탄소 재고 증가를 목표로 하는 조치와 지속 가능한 목재 유출의 조합이 가장 큰 탄소 격리 이익을 창출할 것이라고 결론지었습니다.[21]

삼림지의 탄소 보유 측면에서 산림전용은 생물 다양성 손실과 토양 황폐화와 같은 돌이킬 수 없는 영향을 초래하기 때문에 나무를 제거하고 그 후에 다시 숲을 가꾸는 것보다 산림전용을 피하는 것이 좋습니다. 또한, 숲을 그대로 유지하는 것보다 앞으로 숲을 다시 가꾸는 것의 효과가 더 커질 것입니다.[23] 숲이 다시 우거진 지역이 성숙한 열대 우림에서 볼 수 있는 것과 같은 탄소 격리 수준으로 돌아가려면 훨씬 더 오랜 시간, 즉 수십 년이 걸립니다.[24]

재조림과 산림전용 감소가 탄소 격리를 증가시킬 수 있는 주요한 네 가지 방법이 있습니다. 첫째, 기존 숲의 부피를 늘려서요. 둘째, 기존 산림의 탄소 밀도를 스탠드 및 조경 규모로 높임으로써.[25] 셋째, 화석 연료 배출을 지속 가능하게 대체할 임산물의 사용을 확대합니다. 넷째, 산림전용과 열화로 인한 탄소 배출을 줄임으로써.

주변 작물과 목초지에 나무를 심으면 대기 중의
2 CO에서 나오는 탄소를 바이오매스로 통합하는 데 도움이 됩니다.[27][28] 이 탄소 격리 과정이 성공하기 위해서는 나무가 죽었을 때 바이오매스 연소나 썩는 현상으로부터 탄소가 대기로 되돌아가서는 안 됩니다.[29] 이를 위해 나무에 할당된 토지를 다른 용도로 전환해서는 안 되며, 극단적인 사건을 피하기 위해 교란 빈도의 관리가 필요할 수 있습니다. 또는 바이오차, 탄소 저장 장치가 있는 바이오 에너지(BECS), 매립 또는 건설에 사용하여 저장하는 등의 방법으로 목재 자체를 격리해야 합니다.

장수 나무를 이용한 재식림(>100년)은 상당 기간 탄소를 격리하고 점진적으로 방출하여 21세기 동안 탄소의 기후 영향을 최소화할 것입니다. 지구는 추가로 1.2조 그루의 나무를 심을 수 있는 충분한 공간을 제공합니다.[30] 그것들을 심고 보호하는 것은 약 10년간의 CO2 배출을 상쇄하고 2,050억 톤의 탄소를 격리시킬 것입니다.[31] 이 접근 방식은 조목조목 캠페인의 지원을 받습니다. 전 세계적으로 황폐화된 숲을 모두 복원하면 전체 탄소 배출량의 약 3분의 2에 해당하는 약 2,050억 톤의 탄소가 포집될 것입니다.[32][33]

대나무 숲은 성숙한 나무 숲보다 총 탄소를 적게 저장하지만 대나무 농장은 성숙한 숲이나 나무 농장보다 훨씬 빠른 속도로 탄소를 격리합니다. 따라서 대나무 목재의 농업은 상당한 탄소 격리 가능성을 가질 수 있습니다.[34]

30년 동안 2050년까지 30년 동안 전 세계적으로 모든 신축 공사가 90%의 목재 제품을 활용했다면, 이는 주로 저상 공사에서 대량 목재를 채택함으로써 연간 7억 톤의 탄소를 격리하여 [35][36]2019년 기준 연간 탄소 배출량의 약 2%를 무효화할 수 있습니다.[37] 이것은 생산하기에 탄소 집약적인 강철 또는 콘크리트와 같은 대체된 건설 재료의 탄소 배출을 제거하는 것에 추가됩니다.

삼림 보호의 시행이 아마존 열대 우림의 경우 가장 큰 쇠고기 생산인 산림전용의 동인을 충분히 해결하지 못할 수 있기 때문에 정책이 필요할 수도 있습니다. 이는 제품 정보 요구 사항, 글로벌 포레스트 워치와 같은 위성 모니터링, 관련 친환경 tariffs 및 제품 인증과 같은 산림전용 관련 무역을 효과적으로 금지하거나 점진적으로 억제할 수 있습니다.

습지

참고 항목: 블루카본
건강한 습지 생태계 사례
블루카본(해안 지대의 뿌리가 있는 식물)의 전 세계 분포: 조수 습지, 맹그로브 및 해초.[42]

습지 복원은 습지의 자연적인 생물학적, 지질학적, 화학적 기능을 재구축 또는 재활을 통해 복원하는 것을 포함합니다.[43] 또한 잠재적인 기후 변화 완화 전략으로 제안되었습니다.[44] 습지 토양,[44] 특히 맹그로브, 해초, 염습지와 같은 해안 습지는 중요한 탄소 저장소이며, 전 세계 토양 탄소의 20-30%가 습지에 있는 반면, 전 세계 육지의 5-8%만이 습지로 구성되어 있습니다.[45] 연구에 따르면 복원된 습지는 생산적인 CO2 흡수원이[46][47][48] 될 수 있으며 미국과 전 세계에서 많은 복원 프로젝트가 제정되었습니다.[49][50] 기후 이익 외에도 습지 복원 및 보존은 생물 다양성을 보존하고 수질을 개선하며 홍수 조절에 도움이 될 수 있습니다.[51]

습지를 구성하는 식물은 대기 중의 이산화탄소(CO2)를 흡수하여 유기물로 변환시킵니다. 토양의 물에 잠긴 성질은 유기물의 분해를 늦추고 탄소가 풍부한 이탄이 축적되어 장기적인 탄소 흡수원 역할을 합니다.[52] 또한 물에 잠긴 토양의 혐기성 조건은 유기물의 완전한 분해를 방해하여 탄소를 보다 안정적인 형태로 전환시키는 것을 촉진합니다.[53]

숲과 마찬가지로 격리 과정이 성공하려면 습지가 방해받지 않고 남아 있어야 합니다. 어떻게든 방해가 되면 식물과 퇴적물에 저장된 탄소가 다시 대기 중으로 방출되어 생태계는 더 이상 탄소 흡수원 역할을 하지 못하게 됩니다.[54] 게다가, 일부 습지는 잠재적인 기후 이익을 상쇄할 수 있는 메탄과[55] 아산화질소와[56] 같은 비-CO2 온실 가스를 방출할 수 있습니다. 습지에 의해 청색 탄소를 통해 격리되는 탄소의 양도 측정하기 어려울 수 있습니다.[51]

습지는 식물이 침수된 생태계에 적응하도록 하기 위해 식물이 심하게 식생된 토양으로 물이 넘칠 때 생성됩니다.[57] 습지는 세 지역에서 발생할 수 있습니다.[58] 해양습지는 해안이 얕은 지역에서 발견되고, 조수습지도 해안이지만 내륙에서 더 멀리 발견되며, 비조수습지는 내륙에서 발견되어 조수의 영향을 받지 않습니다. 습지 토양은 중요한 탄소 흡수원입니다. 전 세계 토양 탄소의 14.5%가 습지에서 발견되는 반면, 전 세계 육지의 5.5%만이 습지로 구성되어 있습니다.[59] 습지는 훌륭한 탄소 흡수원일 뿐만 아니라 홍수를 수집하고 공기와 수질 오염 물질을 여과하고 수많은 새, 물고기, 곤충, 식물을 위한 보금자리를 만드는 것과 같은 많은 다른 이점을 가지고 있습니다.[58]

기후 변화는 토양 탄소 저장을 변화시켜 싱크에서 소스로 바꿀 수 있습니다.[60] 기온 상승에 따라 습지, 특히 영구 동토층이 있는 지역의 온실 가스가 증가합니다. 이 영구 동토층이 녹으면 토양의 가용 산소와 물이 증가합니다.[60] 이 때문에 토양의 박테리아는 많은 양의 이산화탄소와 메탄을 생성하여 대기로 방출합니다.[60]

기후 변화와 습지의 연관성은 아직 완전히 알려져 있지 않습니다.[60] 복원된 습지가 어떻게 탄소를 관리하면서도 여전히 메탄의 원천이 되는지도 명확하지 않습니다. 그러나 이러한 영역을 보존하면 대기 중으로 탄소가 더 이상 방출되는 것을 방지하는 데 도움이 될 것입니다.[61]

이탄지, 이탄장, 이탄장

이탄지는 우리 생태계에서 탄소의 약 30%를 보유하고 있습니다.[61] 농경지와 도시화를 위해 배수되면, 이탄지는 매우 광대하기 때문에 많은 양의 탄소가 분해되어 대기 중으로 CO를2 배출합니다.[61] 하나의 이탄지를 잃으면 175-500년 동안의 메탄 배출이 더 많을 수 있습니다.[60]

이탄 늪지는 부분적으로 붕괴된 바이오매스를 축적하기 때문에 탄소의 싱크 역할을 합니다. 그렇지 않으면 완전히 붕괴될 것입니다. 이탄지가 세계의 다른 지역과 1년 중 다른 시기의 다양한 기후와 연결될 수 있는 탄소 흡수원 또는 탄소원으로서 얼마나 많은 역할을 하는지에 대한 차이가 있습니다.[62] 새로운 보를 만들거나 기존 보를 개선함으로써 보에 격리되는 탄소의 양이 증가할 것입니다.[63]

농업

참고 항목: 탄소 흡수원 § 토양
Panicum virgatum switchgrass는 바이오 연료 생산, 토양 보존 및 토양의 탄소 격리에 가치가 있습니다.

자연식생에 비해 경작지 토양은 토양유기탄소(SOC)가 고갈됩니다. 숲, 삼림, 초원, 초원, 스텝, 사바나와 같은 자연 토지 또는 반자연 토지에서 토양을 전환하면 토양 내 SOC 함량이 약 30~40%[64] 감소합니다. 이러한 손실은 수확 측면에서 탄소를 포함하는 식물 재료를 제거했기 때문입니다. 토지 이용이 변하면 토양의 탄소는 증가하거나 감소할 것이고, 이 변화는 토양이 새로운 평형에 도달할 때까지 계속될 것입니다. 이 평형으로부터의 편차는 또한 다양한 기후에 의해 영향을 받을 수 있습니다.[65]

SOC 함량의 감소는 탄소 투입량을 증가시킴으로써 대응할 수 있습니다. 이것은 수확 잔재물을 밭에 남겨두거나, 비료로 분뇨를 사용하거나, 다년생 작물을 윤작에 포함시키는 등 여러 전략으로 수행할 수 있습니다. 다년생 작물은 지하 바이오매스 분율이 더 커서 SOC 함량이 증가합니다.[64]

다년생 작물은 경운의 필요성을 줄여 토양 침식을 완화하고 토양 유기물을 증가시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 전 세계적으로 토양에는 8,580기가톤 이상의 유기 탄소가 포함되어 있는 것으로 추정되며, 이는 대기 중에 있는 양의 약 10배이며 식생보다 훨씬 많은 양입니다.[66]

연구원들은 온도 상승이 토양 미생물의 개체 수 증가로 이어져 저장된 탄소를 이산화탄소로 전환할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 토양을 가열하는 실험실 실험에서 곰팡이가 풍부한 토양은 다른 토양보다 이산화탄소를 덜 배출했습니다.[67]

대기에서 이산화탄소(CO2)를 흡수한 후, 식물은 유기물을 토양에 축적합니다.[68] 썩어가는 식물 재료와 뿌리 시스템에서 유래한 이 유기물은 탄소 화합물이 풍부합니다. 토양 속의 미생물들은 이 유기물을 분해하고, 그 과정에서 탄소의 일부는 부식질(humus)[69]로서 토양 속에서 더욱 안정화됩니다.

전 세계적으로 토양에는 약 2,500기가톤의 탄소가 포함되어 있는 것으로 추정됩니다. 이는 대기 중에서 발견되는 탄소의 3배, 살아있는 식물과 동물에서 발견되는 탄소의 4배보다 큽니다.[70] 비 영구 동토층 지역의 전 세계 토양 유기 탄소의 약 70%는 상부 1m 이내의 깊은 토양에서 발견되며 광물-유기 결합에 의해 안정화됩니다.[71]

탄소농법

이 섹션은 탄소 농업에서 발췌한 것입니다.[편집]

탄소 농업은 토양, 작물 뿌리, 나무 및 잎에 탄소를 저장하는 것을 목표로 하는 일련의 농업 방법입니다. 이를 위한 기술 용어는 탄소 격리입니다. 탄소 농업의 전반적인 목표는 대기에서 탄소의 순 손실을 만드는 것입니다.[72] 이는 탄소가 토양과 식물 재료에 격리되는 속도를 높임으로써 수행됩니다. 한 가지 방법은 토양의 유기물 함량을 높이는 것입니다. 이것은 또한 식물 성장을 돕고 토양 수분 보유 능력을[73] 향상시키며 비료 사용을 줄일 수 있습니다.[74] 지속 가능한 산림 관리는 탄소 농업에 사용되는 또 다른 도구입니다.[75] 탄소 농업은 기후 스마트 농업의 한 구성 요소입니다. 또한 이산화탄소 제거(CDR) 방법 중 하나입니다.

탄소 농업을 위한 농업 방법에는 경작 및 가축 방목 방법 조정, 유기농 뿌리 덮개 또는 퇴비 사용, 바이오차 및 테라프레타 작업, 작물 유형 변경이 포함됩니다. 임업에 사용되는 방법에는 삼림 벌채와 대나무 농사가 포함됩니다.

탄소 농업 방법에는 추가 비용이 발생할 수 있습니다. 일부 국가는 농부들에게 탄소 농업 방법을 사용하도록 재정적 인센티브를 주는 정부 정책을 가지고 있습니다.[76]

2016년 기준으로 탄소 농업의 변종은 전 세계적으로 거의 50억 헥타르(1.2×1010 에이커)의 세계 농지 중 수억 헥타르에 달했습니다.[77]

탄소 농업에 어려움이나 단점이 없는 것은 아닙니다. 그 방법 중 일부가 생태계 서비스에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다. 예를 들어, 탄소 농업은 토지 개간, 단일 재배 및 생물 다양성 손실을 증가시킬 수 있습니다.[78] 생태계 서비스를 동시에 염두에 두고 탄소 농업의 환경적 이익을 극대화하는 것이 중요합니다.[78]

대초원

대초원 복원은 산업, 농업, 상업 또는 주거 개발로 인해 파괴된 대초원 땅을 복원하기 위한 보존 노력입니다.[79] 주요 목표는 지역과 생태계를 고갈되기 전의 이전 상태로 되돌리는 것입니다.[80] 이러한 복원된 구획에 저장할 수 있는 SOC의 질량은 일반적으로 이전 작물보다 크며, 보다 효과적인 탄소 흡수원 역할을 합니다.[81][82]

비오차르

주요 기사: 비오차르

바이오차는 바이오매스 폐기물을 열분해하여 생성된 숯입니다. 생성된 물질은 매립지에 첨가되거나 토양 개량제로 사용되어 테라프레타를 생성합니다.[83][84] 발열성 유기 탄소(바이오차)의 추가는 장기적으로 토양-C 재고량을 증가시키고 대기 C(연간 최대 9.5 기가톤 C)를 상쇄하여 지구 온난화를 완화하기 위한 새로운 전략입니다.[85] 토양에서 바이오차 탄소는 CO로의
2 산화 및 결과적인 대기 방출에 사용할 수 없습니다. 그러나 바이오차가 토양에 이미 존재하는 탄소의 방출을 가속화할 수 있다는 우려가 제기되었습니다.[86]

인위적인 고탄소 토양인 테라프레타도 격리 메커니즘으로 조사되고 있습니다. 바이오매스를 열분해함으로써 탄소의 약 절반이 숯으로 환원될 수 있으며, 이는 토양에서 수세기 동안 지속될 수 있으며, 특히 열대성 토양(바이오차르 또는 아그리차르)에서 유용한 토양 수정을 만듭니다.[87][88]

바이오매스 매설

바이오차는 매립되거나, 토양 개량제로 사용되거나, 탄소 포집 및 저장을 사용하여 연소될 수 있습니다.

바이오매스(나무 등)를 매립하는 것은 화석 연료를 생성한 자연적 과정을 직접 모방합니다.[89] 목재 매장을 이용한 탄소 격리의 세계적인 잠재력은 10 ± 5 GtC/yr이며 열대림(4.2 GtC/yr)에서 가장 큰 비율을 보이며, 온대림(3.7 GtC/yr)과 북방림(2.1 GtC/yr)이 그 뒤를 이을 것으로 추정됩니다.[10] 2008년 메릴랜드 대학의 닝 쩡(Ning Zeng)은 전 세계 숲의 바닥에 놓여있는 65 GtC를 매몰할 수 있는 거친 목질 재료로 추정했으며 목재 매장 탄소 격리 비용은 50 USD/tC로 발전소 배출로 인한 탄소 배출량보다 훨씬 낮습니다.[10] 목질계 바이오매스로의 CO2 고정은 광합성을 통해 수행되는 자연적인 과정입니다. 이것은 자연 기반 솔루션이며 제안된 방법에는 "나무 금고"를 사용하여 나무가 함유된 탄소를 무산소 조건에서 저장하는 것이 포함됩니다.[90]

2022년 인증기관에서 바이오매스 매설 방법론을 발표하였습니다.[91] 다른 바이오매스 저장 제안에는 흑해 해저를 포함한 깊은 바닷속에 바이오매스를 매장하는 것이 포함되어 있습니다.[92]

지질 탄소 격리

적절한 지질학적 형태의 지하 저장

본문: 탄소 포집 및 저장

지질 격리는 고갈된 석유 및 가스 저장소, 염수 형성 또는 채굴에 적합하지 않은 깊은 석탄층에 CO를2 지하에 저장하는 것을 말합니다.[citation needed]

시멘트 공장과 같은 지점 소스에서 CO가 포집되면 ≈ 100 bar까지 압축되어 초임계 유체가 될 수 있습니다. 이러한 형태로 CO는2 파이프라인을 통해 저장 장소로 운송될 수 있습니다. 그런2 다음 CO는 지하 깊은 곳, 일반적으로 약 1km에 주입될 수 있으며, 수억 년에서 수백만 년 동안 안정적일 수 있습니다.[94] 이러한 저장 조건에서 초임계 CO의2 밀도는 600~800kg/m입니다3.[95]

탄소 저장에 적합한 부지를 결정하는 데 중요한 매개 변수는 암석 다공성, 암석 투과성, 단층 부재 및 암석층의 기하학적 구조입니다. CO가2 이상적으로 저장될 매체는 사암 또는 석회암과 같은 높은 공극률 및 투과성을 갖습니다. 사암은 1에서 10 다르시 범위의 투과율을 가질 수 있으며, 공극률은 ≈ 30%에 이릅니다. 다공성 암석은 CO에2 대한 밀봉 또는 캡록 역할을 하는 낮은 투과성 층으로 덮여 있어야 합니다. 셰일은 투과율이 10−5~10−9 다르시인 매우 좋은 캡록의 한 예입니다. 일단 주입되면 CO2 플룸은 주변보다 밀도가 낮기 때문에 부력을 통해 상승합니다. 일단 캡록을 만나면 틈이 생길 때까지 측면으로 퍼집니다. 주입 구역 근처에 단층면이 있는 경우 CO가2 단층을 따라 표면으로 이동하여 대기 중으로 누출되어 주변 지역의 생명체에 잠재적으로 위험할 수 있습니다. 탄소 격리와 관련된 또 다른 위험은 유발 지진성입니다. CO의2 주입으로 지하에 너무 높은 압력이 발생하면 지층이 파괴되어 지진이 발생할 가능성이 있습니다.[96]

구조적 트래핑은 주요 저장 메커니즘으로 간주되며, 이암, 무수물, 할라이트 또는 단단한 탄산염과 같은 불투과성 또는 저투과성 암석은 CO2의 상향 부력 이동에 대한 장벽으로 작용하여 저장 형성 내에 CO2를 보유합니다.[97] 암석층에 갇혀 있는 동안 CO는2 초임계 유체 단계에 있거나 지하수/염수에 용해될 수 있습니다. 또한 지질 형성의 광물과 반응하여 탄산염이 될 수 있습니다.

광물분리

광물 격리는 탄소를 고체 탄산염 형태로 가두는 것을 목표로 합니다. 이 과정은 자연에서 천천히 일어나며 지질 시간에 따른 석회암의 퇴적과 축적을 담당합니다. 지하수의 탄산은 복잡한 규산염과 천천히 반응하여 칼슘, 마그네슘, 알칼리, 실리카를 녹이고 점토 광물의 잔여물을 남깁니다. 용해된 칼슘과 마그네슘은 중탄산염과 반응하여 칼슘과 탄산 마그네슘을 침전시킵니다. 이 과정은 유기체가 껍질을 만드는 데 사용하는 과정입니다. 생물이 죽으면 껍질이 퇴적물로 퇴적되어 결국 석회암으로 변합니다. 석회석은 수십억 년에 걸쳐 지질학적 시간이 축적되었으며 지구의 탄소를 많이 포함하고 있습니다. 진행 중인 연구는 알칼리 탄산염과 관련된 유사한 반응의 속도를 높이는 것을 목표로 합니다.[98]

제올리트 이미다졸레이트 골격
본문: Zeolitic imidazolate 프레임워크

ZIF(Zeolitic imidazolate framework)는 제올라이트와 유사한 금속-유기 프레임워크입니다. ZIF는 다공성, 화학적 안정성 및 내열성 때문에 이산화탄소를 포집하는 능력을 조사하고 있습니다.[99]

광물탄산

CO는2 금속 산화물과 외부에서 반응하여 안정적인 탄산염(예: 석회석, 마그네사이트)을 생성합니다. 이 과정(CO-to-stone2)은 수년에 걸쳐 자연적으로 발생하며 많은 표면 석회석을 담당합니다. 올리빈은 그러한 금속 산화물 중 하나입니다.[100][self-published source?] 현무암에 포함된 MgO 및 CaO와 같이 CO와2 반응하는 금속 산화물이 풍부한 암석은 이산화탄소 광물 저장을 달성할 수 있는 실행 가능한 수단으로 입증되었습니다.[101][102] 이 방법은 추가적인 에너지를 필요로 할 수 있지만, 촉매를[103] 사용하거나 온도[dubious – discuss] 및/또는 압력을 증가시키거나 광물 전처리를 통해 반응 속도를 높일 수 있습니다. IPCC는 광물 저장고를 사용하는 CCS를 갖춘 발전소는 그렇지 않은 발전소보다 60~180% 더 많은 에너지가 필요할 것으로 추정합니다.[104] 이론적으로 지각 광물 질량의 최대 22%가 탄산염을 형성할 수 있습니다.[citation needed] 탄산염의 형성은 CO의2 가장 안전한 포획 메커니즘으로 간주됩니다.[105]

선별된 지각의 금속 산화물
산화토 지각 백분율 탄산염 엔탈피 변화(kJ/mol)
CaO 4.90 CaCO3 −179
MgO 4.36 MgCO3 −118
Na2O 3.55 Na2CO3 −322
FeO 3.52 FeCO3 −85
K2O 2.80 케이코23 −393.5
Fe2O3 2.63 FeCO3 112
모든 산화물 21.76 모든 탄산염

극자성 광산 광미는 이러한 목적을 달성할 수 있는 세분화된 금속 산화물의 쉽게 구할 수 있는 공급원입니다.[106] 광물 탄산화를 통한 패시브 CO2 격리를 가속화하는 것은 광물 용해 및 탄산염 침전을 향상시키는 미생물 공정을 통해 달성될 수 있습니다.[107][108][109]

CO
2 형태의 탄소는 화학적 과정에 의해 대기에서 제거될 수 있으며, 안정적인 탄산염 광물 형태로 저장될 수 있습니다. 이 공정(CO-to-stone
2)은 "광물 탄산화에 의한 탄소 격리" 또는 광물 격리로 알려져 있습니다. 이 과정은 이산화탄소를 풍부하게 이용 가능한 금속 산화물인 산화마그네슘(MgO) 또는 산화칼슘(CaO)과 반응시켜 안정적인 탄산염을 형성하는 것을 포함합니다. 이러한 반응은 발열성이며 자연적으로 발생합니다(예: 지질학적 기간에 따른 암석의 풍화).[110][111]

CaO + CO
2 → CaCO
3
MgO + CO
2 → MgCO
3

칼슘과 마그네슘은 자연에서 일반적으로 칼슘과 마그네슘 실리케이트(예를 들어 포르스테라이트와 구불구불한 규산염)로 발견되며 이원 산화물로는 발견되지 않습니다. 포르스테라이트와 구불구불한 반응은 다음과 같습니다.

Mg
2SiO
4 + 2 CO
2 → 2 MgCO
3 + SiO
2
Mg
3Si
2O
5(OH)
4+ 3 CO
2 → 3 MgCO
3 + 2 SiO
2 + 2 H
2O

이러한 반응은 저온에서 약간 더 유리합니다.[110] 이 과정은 지질학적 시간대에 걸쳐 자연적으로 발생하며 지구 표면 석회암의 많은 부분을 담당합니다. 그러나 이 방법은 약간의 추가 에너지를 필요로 하지만 더 높은 온도 및/또는 압력에서 반응함으로써 반응 속도를 더 빠르게 만들 수 있습니다. 또는 이 광물을 밀링하여 표면적을 늘리고 물과 지속적인 마모에 노출시켜 올리빈을 해변의 고에너지 서핑에 버림으로써 자연적으로 얻을 수 있는 불활성 실리카를 제거할 수 있습니다.[112] 실험에 따르면 다공성 현무암을 고려할 때 풍화 과정이 상당히 빠릅니다(1년).[113][114]

반응 수율, 즉 표적 물질의 단위 질량당 광물화된 CO의2 양은 화학량론에 따라 거의 달성되지 않으므로 더 높은 온도, 압력 및 화학 시약을 사용하여 짧은 시간에 더 나은 수율을 달성해야 합니다. 광물화된 제품은 원래 발굴된 암석보다 더 많은 부피를 차지하기 때문에 애초 발굴된 것보다 더 많은 물질을 매립하는 것과 관련된 환경 영향을 고려해야 합니다.[115]

CO는
2 특히 오만에서 오피올라이트의 표면 노출에서 페리도타이트 암석과 자연적으로 반응합니다. 이
2 공정을 강화하여 CO의 천연 광물화를 수행할 수 있다고 제안되었습니다.[116][117]

CO가
2 물에 녹아 지하의 뜨거운 현무암에 주입되면 CO가
2 현무암과 반응하여 고체 탄산염 광물을 형성하는 것으로 나타났습니다.[118] 아이슬란드의 한 시험 공장은 2017년 10월에 시작되었는데, 대기에서 연간 최대 50톤의 CO를2 추출하여 현무암에 지하에 저장합니다.[119]

브리티시 컬럼비아의 연구원들은 마그네슘 탄산염이라고도 알려진 마그네슘 사이트를 생산하기 위한 저비용 공정을 개발했는데, 이는 공기로부터 CO를2 격리할 수 있거나 발전소와 같은 대기 오염 지점에서 발생할 수 있습니다. 결정은 자연적으로 발생하지만 일반적으로 축적이 매우 느립니다.[120]

콘크리트는 포획된 이산화탄소의 유망한 목적지입니다. 콘크리트가 제공하는 여러 이점은 다음과 같습니다. 전 세계적으로 상당한 생산으로 인해 풍부한 칼슘 공급원, 이산화탄소가 탄산칼슘으로 저장될 수 있는 열역학적으로 안정된 조건, 그리고 인프라에서 널리 사용되는 물질로서 이산화탄소를 저장할 수 있는 장기적인 능력 등입니다.[121][122] 해체된 콘크리트 폐기물이나 재생 콘크리트는 새로 생산된 콘크리트 외에도 사용할 수 있습니다.[123] 하이델베르크 시멘트의 연구에 따르면 탄소 격리는 새로운 콘크리트 생산에서 파괴되고 재활용된 콘크리트를 포틀랜드 시멘트와 함께 보조 결합제 역할을 할 수 있는 보충 시멘트 물질로 바꿀 수 있습니다.[124][125]

해양 격리

해양 탄소 펌프

추가 정보: 용해도 펌프 및 생물학적 펌프
해양이 탄소를 수입한 후 대기와 해저로 다시 수출하는 방법에 해양 미생물의 중심적인 관여를 보여주는 원양 먹이 그물

바다는 다양한 과정을 통해 자연스럽게 탄소를 격리합니다.[citation needed] 용해도 펌프는 대기의 이산화탄소를 물 분자와 반응하여 탄산을 형성하는 지표 해양으로 이동시킵니다. 이산화탄소의 용해도는 수온이 감소함에 따라 증가합니다. 써모할린 순환은 용해된 이산화탄소를 용해성이 더 높은 더 차가운 물로 이동시켜 해양 내부의 탄소 농도를 증가시킵니다. 생물학적 펌프는 광합성에 의해 무기 탄소가 유기 탄소로 전환되는 과정을 통해 표면 해양에서 용해된 이산화탄소를 해양 내부로 이동시킵니다. 호흡과 재광화에서 살아남은 유기물은 가라앉는 입자와 유기체의 이동을 통해 심해로 운반될 수 있습니다.[citation needed]

심해의 저온, 고압, 산소 감소로 분해 과정이 느려져 탄소가 대기 중으로 빠르게 다시 방출되는 것을 막고 장기 저장고 역할을 합니다.[126]

식생 연안 생태계

이 섹션은 Blue carbon에서 발췌한 것입니다.[편집]
블루카본은 기후변화 완화 내의 개념으로 "생물학적으로 구동되는 탄소 플럭스와 관리가 용이한 해양 시스템에 저장"하는 것을 말합니다.[127]: 2220 가장 일반적으로 조석습지, 맹그로브, 해초가 탄소 격리에서 할 수 있는 역할을 말합니다.[127]: 2220 이러한 생태계는 기후 변화 완화와 생태계 기반 적응에 중요한 역할을 할 수 있습니다. 그러나 청색 탄소 생태계가 저하되거나 손실되면 대기 중으로 탄소를 다시 방출하여 온실 가스 배출을 증가시킵니다.[127]: 2220

해조류 양식 및 해조류

추가 정보: 해조류 양식 § 기후변화 완화
다시마숲
갯풀 초원

해조류는 얕은 지역과 해안 지역에서 자라며 해양 메커니즘에 의해 심해로 운반될 수 있는 상당한 양의 탄소를 포획합니다. 심해에 도달한 해조류는 탄소를 격리하고 수천 년 동안 대기와 교환하는 것을 방지합니다.[128] 해조류를 바다 깊은 곳에 가라앉혀 탄소를 격리할 목적으로 해조류를 연안에서 재배하는 것이 제안되었습니다.[129] 또한 해조류는 매우 빠르게 성장하며 이론적으로 바이오메탄을 생성하기 위해 혐기성 소화를 통해 전기를 생성하거나 열병합 발전/CHP를 통해 또는 천연 가스를 대체하기 위해 수확 및 가공할 수 있습니다. 한 연구에 따르면 해조류 양식장이 바다의 9%를 덮고 있다면, 화석 연료 에너지에 대한 지구의 동등한 수요를 공급하기에 충분한 바이오메탄을 생산할 수 있고, 대기에서 연간 53기가톤의 CO를2 제거하고, 1인당 연간 200kg의 물고기를 지속 가능하게 생산할 수 있다고 합니다.[130] 이러한 농업 및 전환에 이상적인 종은 라미나리아 디지타타, 푸쿠스 세라투스 및 사카리나 라티시마를 포함합니다.[131]

거대조류와 미세조류 모두 탄소 격리의 가능한 수단으로 조사되고 있습니다.[132][133] 해양 식물성 플랑크톤은 전 세계 식물 생물량의 ~1%에 불과함에도 불구하고 전 세계 광합성 CO2 고정의 절반(연간 전 세계 1차 생산량 ~50 PgC)과 산소 생산량의 절반을 수행합니다.[134]

조류는 육상 식물과 관련된 복잡한 리그닌이 없기 때문에, 조류의 탄소는 육지에서 포획된 탄소보다 더 빠르게 대기로 방출됩니다.[132][135] 조류는 다양한 생체 연료 생산을 위한 공급 원료로 사용할 수 있는 탄소의 단기 저장 풀로 제안되었습니다.[136]

김을 가지고 일하는 여자들

대규모 해조류 양식("해양 조림"이라고 함)은 엄청난 양의 탄소를 격리시킬 수 있습니다.[137] 야생 해조류는 용해된 유기물 입자를 통해 많은 양의 탄소를 격리하여 심해 해저로 운반하여 매장되어 장기간 유지됩니다.[138] 현재 김 양식은 식량, 의약품 및 바이오 연료를 제공하기 위해 수행됩니다.[138] 탄소 농업과 관련하여 탄소 농업을 위한 해조류의 잠재적 성장은 수확된 해조류를 장기 매몰을 위해 심해로 운송하는 것을 볼 수 있습니다.[138] 해조류 양식은 탄소 농업 관행에 사용할 수 있는 제한된 지상 공간을 고려할 때 주목을 받았습니다.[138] 현재 해조류 양식은 아시아 태평양 연안에서 주로 발생하며, 그 시장은 빠르게 증가하고 있습니다.[138] 변화하는 기후에서 해양과 극저온에 관한 IPCC 특별 보고서는 해조류 양식에 대한 "추가적인 연구 관심"을 완화 전술로 권고하고 있습니다.[139]

그러나 해조류 양식, 일반적으로 탄소 양식은 빠른 탄소 순환 내에 탄소를 유지하고 해양 및 대기와 밀접하게 접촉하며 생태와 평형을 이루면 추가적인 탄소 보유를 기대할 수 없습니다.

해양수정

아르헨티나 연안의 남대서양에서 해양성 식물성 플랑크톤이 꽃을 피웁니다. 철 수정으로 이러한 개화를 장려하면 해저에 탄소를 가두게 될 수 있습니다. 그러나 현재(2022년) 이러한 접근 방식은 더 이상 적극적으로 추진되지 않고 있습니다.
이 섹션은 해양 수정에서 발췌한 것입니다.[편집]

해양 수정 또는 해양 영양은 해양 식품 생산을 증가시키고 대기 중 이산화탄소를 제거하기 위해 식물 영양소를 의도적으로 상부 해양에 도입하는 것을 기반으로 해양에서 이산화탄소를 제거하는 기술의 일종입니다.[140][141] 철 수정과 같은 해양 영양소 수정은 식물성 플랑크톤의 광합성을 촉진할 수 있습니다. 식물성 플랑크톤은 바다의 용해된 이산화탄소를 탄수화물로 전환시키고, 그 중 일부는 산화되기 전에 더 깊은 바다로 가라앉습니다. 바다에 철을 첨가하면 식물성 플랑크톤의 광합성이 최대 30배까지 증가한다는 것을 12개 이상의 원양 실험에서 확인했습니다.[142]

이것은 더 잘 연구된 이산화탄소 제거(CDR) 방법 중 하나이지만, 이 방법은 해양 혼합 시간에 따라 10-100년의 시간 척도로 탄소를 격리할 뿐입니다. 영양 수정으로 인해 지표 해양 산성도가 떨어질 수 있지만 가라앉은 유기물이 재광화되면 심해 산성도가 높아질 것입니다. CDR에 대한 2021년 보고서에 따르면 이 기술이 저비용으로 효율적이고 확장 가능하며 환경 위험이 중간 정도일 수 있다는 신뢰도가 중간 정도로 높습니다.[143] 영양소 수정의 주요 위험 중 하나는 영양소 강탈이며, 이 과정은 수정 맥락에서와 같이 1차 생산성 향상을 위해 한 위치에서 사용되는 과도한 영양소가 하류에서 정상적인 생산성에 사용될 수 없습니다. 이로 인해 원래 수정 장소보다 훨씬 더 멀리 떨어진 생태계에 영향을 미칠 수 있습니다.[143]

미세영양소 철에 의한 수정(철 수정이라고 함) 또는 질소와 인(모두 다량영양소)에 의한 수정을 포함한 많은 기술이 제안되었습니다. 그러나 2020년대 초의 연구에 따르면 소량의 탄소만 영구적으로 격리할 수 있다고 합니다.[144]

인공 유영

인공 상승 또는 하강은 바다의 혼합 층을 변화시키는 접근 방식입니다. 다양한 해양 층이 섞이도록 장려하면 영양소와 용존 가스가 주변으로 이동하여 지구공학의 길을 제공할 수 있습니다.[145] 혼합은 바다에 큰 수직 파이프를 설치하여 영양이 풍부한 물을 표면으로 펌핑하여 조류가 자랄 때 탄소를 저장하고 죽을 때 탄소를 내보내는 발아를 유발함으로써 달성될 수 있습니다.[145][146][147] 이것은 철 수정과 다소 유사한 결과를 만들어냅니다. 한
2 가지 부작용은 CO의 단기적인 상승으로 인해 매력이 제한됩니다.[148]

혼합 층은 더 밀도가 높고 더 차가운 해양 심층수를 표면 혼합 층으로 운반하는 것을 포함합니다. 해양 온도가 깊이에 따라 감소함에 따라 더 많은 이산화탄소 및 기타 화합물이 더 깊은 층에서 용해될 수 있습니다.[149] 이것은 해양 펌프 [150]또는 혼합기 어레이 역할을 하는 대형 수직 파이프를 사용하여 해양 탄소 순환을 역전시킴으로써 유도될 수 있습니다.[151] 영양이 풍부한 해양심층수가 지표로 이동하면 녹조현상이 일어나 식물성 플랑크톤을 비롯한 광합성 진핵생물의 탄소섭취로 이산화탄소가 감소합니다. 층 사이에 열이 전달되면 혼합층의 바닷물이 가라앉고 더 많은 이산화탄소를 흡수하게 됩니다. 녹조가 햇빛을 차단하고 유해한 독소를 바다로 방출하여 해양 생태계에 해를 끼치기 때문에 이 방법은 큰 매력을 얻지 못했습니다.[152] 지표면의 이산화탄소가 갑자기 증가하면 바닷물의 pH도 일시적으로 낮아져 산호초의 성장을 저해하게 됩니다. 해수의 이산화탄소 용해를 통한 탄산의 생성은 해양생물의 석회화를 방해하고 해양 먹이사슬에 큰 지장을 초래합니다.[153]

현무암 저장고

현무암의 이산화탄소 격리는 심해 층에 CO를
2 주입하는 것을 포함합니다. CO는
2 먼저 바닷물과 혼합한 다음 현무암과 반응하는데, 이 둘은 모두 알칼리성이 풍부한 원소입니다. 이 반응으로 Ca와2+ Mg2+ 이온이 방출되어 안정적인 탄산염 광물이 형성됩니다.[154]

수중 현무암은 누출에 대한 추가 보호를 보장하기 위해 여러 가지 포집 조치가 있기 때문에 다른 형태의 해양 탄소 저장에 대한 좋은 대안을 제공합니다. 이러한 조치에는 "지구화학적, 퇴적물, 중력 및 수화물 형성"이 포함됩니다. CO
2 수화물은 바닷물의 CO보다
2 밀도가 높기 때문에 누출 위험이 최소화됩니다. CO를
2 2,700미터(8,900피트)보다 큰 깊이에 주입하면 CO의
2 밀도가 바닷물보다 높아져서 가라앉게 됩니다.[155]

한 가지 가능한 주사 부위는 Juan de Fuca 플레이트입니다. Lamont-Doherty 지구 관측소의 연구원들은 미국 서부 해안에 있는 이 판의 저장 용량이 208기가톤일 가능성이 있다는 것을 발견했습니다. 이것은 100년 이상 동안 현재 미국의 탄소 배출량 전체를 포함할 수 있습니다.[155]

이 공정은 CarbFix 프로젝트의 일환으로 테스트를 진행 중이며, 주입된 250톤의 CO2 중 95%가 2년 안에 석회석으로 굳어지며, 톤당2 25톤의 물을 사용합니다.[114][156]

광물화 및 심해 퇴적물

참고 항목: 원양 퇴적물

암석 내에서 일어나는 광물화 과정과 유사하게, 광물화는 바다 밑에서도 일어날 수 있습니다. 대기에서 해양 지역으로의 이산화탄소 용해 속도는 해양의 순환 기간과 지표수를 흡수하는 완충 능력에 의해 결정됩니다.[157] 연구자들은 수 킬로미터 깊이의 이산화탄소 해양 저장고가 최대 500년 동안 생존할 수 있지만 주입 장소와 조건에 따라 다르다는 것을 입증했습니다. 여러 연구에서 이산화탄소를 효과적으로 고정시킬 수 있지만 시간이 지남에 따라 이산화탄소가 대기로 다시 방출될 수 있다는 것을 보여주었습니다. 그러나 이것은 적어도 몇 세기 동안은 있을 것 같지 않습니다. CaCO의3 중화, 즉 해저, 육지 및 해양에서의 CaCO3 농도의 균형을 맞추는 것은 수천 년의 시간 척도로 측정될 수 있습니다. 보다 구체적으로, 예상 시간은 해양의 경우 1700년, 육지의 경우 약 5000~6000년입니다.[158][159] 또한 저장 장소 근처 또는 하류에 주입하여 CaCO의3 용해 시간을 개선할 수 있습니다.[160]

탄소 광물화 외에 또 다른 제안은 심해 퇴적물 주입입니다. 지표면에서 최소 3000m 아래의 액체 이산화탄소를 해양 퇴적물에 직접 주입하여 이산화탄소 수화물을 생성합니다. 탐사를 위한 두 가지 영역이 정의됩니다: 1) 주변 물보다 밀도가 높고 액체 이산화탄소가 중성 부력을 갖는 액체 이산화탄소 사이의 영역인 음의 부력 영역(NBZ)과 2) 일반적으로 저온과 고압을 갖는 수화물 형성 영역(HFZ). 여러 연구 모델에 따르면 최적의 주입 깊이는 최적의 저장을 위해 고유 투과성과 액체 이산화탄소 투과성의 변화를 고려해야 합니다. 수화물의 형성은 액체 이산화탄소 투과성을 감소시키며, HFZ 미만의 주입은 HFZ 내에서보다 에너지적으로 더 유리합니다. NBZ가 HFZ보다 더 큰 물기둥인 경우 주입은 HFZ 아래에서 NBZ로 직접 이루어져야 합니다.[161] 이 경우 액체 이산화탄소는 NBZ로 가라앉아 부력 및 수화물 캡 아래에 저장됩니다. 기공액으로 용해되거나 분자 확산을 통해 이산화탄소 누출이 발생할 수 있습니다. 그러나 이러한 현상은 수천 년에 걸쳐 발생합니다.[160][162][163]

산을 중화하기 위한 염기 첨가

추가 정보: 해양 산성화 § 알칼리성을 추가한 탄소 제거 기술

이산화탄소는 물에 녹을 때 탄산을 형성하기 때문에 해양 산성화는 이산화탄소 수치 상승의 중요한 결과이며, 해양으로 흡수될 수 있는 속도를 제한합니다(용해성 펌프). 산을 중화하여 CO
2 흡수를 증가시킬 수 있는 다양한 다른 염기가 제안되었습니다.[164][165][166][167][168] 예를 들어, 바다에 분쇄된 석회석을 첨가하면 이산화탄소 흡수가 향상됩니다.[169] 또 다른 방법은 소금물이나 소금물의 전기 분해로 생성되는 해양에 수산화나트륨을 첨가하는 것과 동시에 엔스타타이트와 같은 화산 규산염 암석과의 반응으로 폐염산을 제거하여 이러한 암석의 자연 풍화 속도를 효과적으로 증가시켜 해양 pH를 회복시키는 것입니다.[170][171][172]

1단계 탄소 격리 및 보관

단일 단계 탄소 격리 및 저장은 해수에서 이산화탄소를 추출하여 고체 광물의 형태로 저장하는 식염수 기반 광물화 기술입니다.[173]

버림받은 생각

심해 이산화탄소 직분사

주요 기사: 심해 이산화탄소 직분사

심해에 직접 주입하여 몇 세기 동안 저장함으로써 CO를2 해양에 저장할 수 있다고 제안된 적이 있습니다. 당시 이 제안은 "해양 저장"이라고 불렸지만, 더 정확하게는 "심해 이산화탄소 직접 주입"이라고 알려졌습니다. 그러나 이러한 탄소 저장 방식에 대한 관심은 해양 생물에[174]: 279 대한 알려지지 않은 영향, 높은 비용 및 안정성 또는 영구성에 대한 우려로 인해 약 2001년 이후 훨씬 감소했습니다.[94] 2005년 "IPCC 이산화탄소 포집 및 저장에 관한 특별 보고서"에는 이 기술이 옵션으로 포함되어 있었습니다.[174]: 279 그러나 2014년 IPCC 제5차 평가 보고서에서는 기후변화 완화 방법에 대한 보고서에서 "해양 저장고"라는 용어를 더 이상 언급하지 않았습니다.[175] 2022년의 가장 최근의 IPCC 6차 평가 보고서에도 "이산화탄소 제거 분류법"에 "해양 저장"에 대한 언급이 더 이상 포함되어 있지 않습니다.[176]: 12–37

비용.

격리 비용(포획 및 운송 제외)은 다양하지만 육상 보관이 가능한 경우 톤당 US$10 미만입니다.[177] 예를 들어, Carbfix 비용은 CO2 톤당 US$25 정도입니다.[178] 2020년 보고서는 1.5C 온난화를 유지하는 데 필요한 전체의 10%에 대해 소량의 경우 35달러에서 톤당 280달러로 삼림 격리(포획 포함)를 추정했습니다.[179] 그러나 산불이 탄소를 방출할 위험이 있습니다.[180]

기후변화 정책에서의 적용

추가 정보 : 이산화탄소 제거 § 이슈, 탄소 포집 및 저장 § 사회 및 문화

미국

추가 정보: 미국의 기후변화 정책과 미국의 기후변화 § 완화

2010년대 중반부터 미국의 기후 및 환경 정책의 많은 부분이 탄소 격리의 기후 변화 완화 잠재력을 활용하고자 노력했습니다. 이러한 정책 중 많은 부분은 숲과 습지와 같은 탄소 흡수원 생태계를 보존하거나 종종 농부와 토지 소유자를 위한 재정적 인센티브를 통해 탄소 농업 또는 혼농림과 같은 탄소 격리를 증가시키기 위해 고안된 농업 및 토지 사용 관행을 장려하는 것을 포함합니다.[citation needed]

2021년 1월 27일 조 바이든 대통령이 서명한 '국내외 기후위기 대처에 관한 행정명령'에는 습지와 숲 등 탄소흡수원 생태계의 보존과 복원을 통한 탄소 격리에 대한 여러 언급이 포함되어 있습니다. 여기에는 탄소 격리에서 농부, 토지 소유자 및 해안 지역 사회의 중요성을 강조하고 재무부가 시장 기반 메커니즘을 통해 탄소 흡수원의 보존을 촉진하도록 지시하는 것이 포함됩니다. 그리고 내무부에 다른 기관들과 협력하여 농업 등에서 탄소 격리를 증가시키기 위한 민간 기후단을 만들도록 지시합니다.[181]

참고 항목

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