오키드널 페트롤리엄은 자회사 Oxy Low Carbon Ventures를 통해 직접 공기 포집 스타트업 Holocene을 미공개 금액에 인수했다고 보고서에 따르면, 이는 석유 및 가스 대기업이 2023년 $1.1bn에 Carbon Engineering을 인수한 이후 2년 만에 두 번째 DAC 인수 사례입니다.
아미노산 기반 탄소 추출
아미노산 기반 탄소 포집 시스템은 자연의 탄소 고정 과정을 모방한 혁신적인 이산화탄소 추출 방법입니다. 이 시스템에서는 아미노산이 용매로 사용되는데, 이는 전통적인 알카놀아민과 유사한 기능 그룹을 가지고 있지만, 높은 표면 장력, 낮은 휘발성, 산소 풍부 환경에서도 분해에 강하며 높은 흡수 용량을 갖는 중요한 장점을 가지고 있습니다. 이 과정은 일반적으로 칼륨 글리시네이트나 칼륨 사르코시네이트와 같은 수용성 아미노산 염이 CO₂를 흡수해 카바메이트와 탄산수소염을 형성하는 방식으로 진행됩니다.
이 분야에서는 여러 유망한 기술이 등장하고 있습니다. 한 가지 접근 방식은 CO₂를 함유한 아미노산 용액과 구아니딘 화합물을 혼합해 결정화 반응을 일으키는 것으로, 이 과정에서 고체가 자연스럽게 형성되어 CO₂를 포집합니다. 오크 리지 국립연구소에서 개발된 다른 시스템은 아미노산과 비스-이미노구아니딘(BIGs)을 결합합니다. 이 시스템은 60-120°C의 낮은 온도에서 재생 가능하며, 에너지 소비량은 8.2 GJ/톤 CO₂로, 약 900°C가 필요한 전통적 방법보다 현저히 낮습니다. 일부 스타트업은 이 개념을 한 단계 더 발전시켜 CO₂를 포집할 뿐만 아니라 포름산이나 식품용 단백질 대체물과 같은 유용한 화합물로 전환하는 과정을 개발하고 있습니다.
저온 DAC 기술
저온 직접 공기 포집(DAC) 기술은 전통적인 고온 시스템(300-900°C)보다 훨씬 낮은 온도(80-150°C)에서 작동하며, 에너지 효율이 높고 배포에 더 유연합니다. 이 시스템은 일반적으로 두 가지 카테고리로 나뉩니다. 대기압 조건에서 고체 흡착제를 사용하는 저압 조건에서 작동하는 고체 상태 DAC(S-DAC)와, 전통적인 액체 DAC와 달리 중간 온도에서 재생이 가능한 혁신적인 액체 기반 시스템입니다.
최근 몇 가지 유망한 저온 접근 방식이 등장했습니다. AirMyne의 독점적 액체 흡착제 시스템은 100-130°C에서 작동하며 지열 에너지, 산업 폐열 또는 기타 재생 가능 에너지 소스를 활용할 수 있습니다. 오크 리지 국립 연구소(Oak Ridge National Laboratory)는 아미노산과 비시미노구아니딘을 사용한 결정화 기반 공정을 개발했으며, 이 공정은 60-120°C에서 재생 가능하며 에너지 요구량은 360 kJ/mol (8.2 GJ/tonne CO₂)입니다. 이러한 기술은 고온 시스템에 비해 풍부한 저등급 열원 활용, 운영 비용 절감, 포집 재료의 열적 분해 최소화 등显著한 장점을 제공합니다. 연구 결과 일부 흡착제 기반 시스템은 추운 기후에서 우수한 성능을 보여주었으며, 나트륨-X 제올라이트는 공기 중 이산화탄소 흡착 용량(2.54 mmol/g)과 가장 낮은 DAC 운영 에너지(1.1 MWh/tonne CO₂)를 기록했습니다.
톤당 $100 돌파
$100/톤의 가격대는 탄소 제거 기술의 성배로 여겨지며, 많은 전문가들은 이 임계점을 넘으면 탄소 이산화물 제거(CDR)가 대규모로 경제적으로 실현 가능해질 수 있다고 믿습니다. 구글은 최근 홀로센으로부터 이 가격에 10만 톤의 탄소 제거를 구매하기 위해 $1000만 달러를 투자하겠다고 발표해 화제를 모았습니다. 이 탄소는 2030년대 초까지 공급될 예정입니다. 이 계약은 $100/톤이라는 상징적인 가격으로 체결된 첫 번째 직접 공기 포집(DAC) 약속이지만, 연방 세금 공제와 구글의 선불 지급 의지에 의존하고 있습니다.
이 협약은 중요한 진전이지만, 현재 탄소 포집의 비용 현실을 고려할 필요가 있습니다. 현재 대부분의 DAC 기술은 톤당 $300에서 $600 사이의 비용으로 운영되며, 최근 분석에 따르면 액체 용매 시스템인 Carbon Engineering은 톤당 $341, 고체 흡착제 방법인 Climeworks는 톤당 $374, 칼슘 산화물 시스템인 Heirloom은 톤당 $371로 추정됩니다. 미국 에너지부(DOE)의 '탄소 음의 샷(Carbon Negative Shot)' 이니셔티브는 톤당 $100 미만의 비용으로 탄소 제거를 달성할 수 있는 혁신을 목표로 하고 있으며, 특히 기가톤 규모를 대상으로 합니다. 이 기준을 추구하는 다른 프로젝트들도 여러 개 있으며, Graphyte는 다른 방법을 통해 톤당 $100의 비용으로 탄소 제거가 가능하다고 주장하고 있으며, Captura는 Direct Ocean Capture 기술을 통해 톤당 $100~$200의 비용으로 달성할 수 있다고 예측하고 있습니다.