플라스틱 열분해 시 이산화탄소가 발생하는가? 순환 기술의 배출량 분석

원칙적으로 순수한 플라스틱 열분해는 직접적인 CO2를 거의 생성하지 않습니다. 이는 열분해 공정이 산소가 거의 또는 전혀 없는 환경에서 플라스틱 폐기물을 가열하기 때문입니다. 하지만 실제로는 완전한 플라스틱 열분해 시스템은 주로 반응에 연료를 공급하기 위해 자체 가스 부산물을 연소시키면서 CO2를 발생시킵니다.

핵심적인 구분은 핵심 화학 반응과 산업 플랜트 전체 사이의 차이입니다. 산소가 부족한 열분해 반응 자체는 CO2 생성을 최소화하지만, 공정을 운영하는 데 필요한 에너지는 일반적으로 부산물 연소를 통해 생성되며, 이것이 주요 CO2 배출원입니다.

반응 대 플랜트: 두 가지 배출원

플라스틱 열분해의 환경적 특성을 이해하려면 핵심적인 화학적 변화와 운영 시설의 공학적 현실을 분리해야 합니다.

핵심 반응: 산소 없이 결합 해체

열분해는 열분해(thermal decomposition) 과정입니다. 플라스틱을 태우는 것(산소 필요) 대신, 강렬한 열을 사용하여 긴 폴리머 사슬을 더 작고 가치 있는 분자로 분해합니다.

충분한 산소가 없으면 플라스틱 내의 탄소 원자가 이산화탄소(CO2)를 형성하기 위해 완전히 산화될 수 없습니다. 대신, 재배열되어 세 가지 주요 생성물을 형성합니다:

• 열분해 오일: 원유와 유사한 다양한 탄화수소의 액체 혼합물.
• 열분해 가스(합성가스): 수소, 메탄, 일산화탄소와 같은 가연성 가스 혼합물.
• 고체 잔류물(차르/코크스): 고체 형태의 탄소 풍부 물질.

산업 공정: 열의 필요성

열분해 반응은 흡열성(endothermic), 즉 플라스틱을 분해하는 데 필요한 고온을 유지하기 위해 지속적으로 상당한 에너지를 투입해야 합니다.

이 열을 공급하는 가장 경제적으로 실행 가능한 방법은 공정 중에 생성되는 열분해 가스의 일부를 사용하는 것입니다. 이 가스는 주 반응기를 가열하기 위해 버너나 가열로로 다시 공급됩니다. 이 연료 가스가 연소될 때, 메탄 및 일산화탄소와 같은 탄소 함유 성분이 공기 중의 산소와 반응하여 에너지를 방출하고 CO2를 생성합니다. 이것이 열분해 플랜트의 주요 직접 CO2 배출원입니다.

상충 관계 이해하기

어떤 기술도 완벽한 해결책은 아닙니다. 열분해의 가치는 대안 기술과 비교했을 때의 이점과 최종 제품의 사용 방식에 달려 있습니다.

열분해 대 소각

에너지를 얻기 위해 플라스틱을 태우는 소각(incineration)과 비교할 때, 열분해는 일반적으로 플랜트에서 더 적은 CO2를 배출합니다. 소각의 목적은 산소가 풍부한 환경에서 폐기물을 완전히 연소시켜 플라스틱 탄소를 즉시 이산화탄소로 전환하는 것을 극대화하는 것입니다. 반면, 열분해는 그 탄소를 재사용 가능한 오일이나 안정적인 고체 차르 형태로 포집하는 것을 목표로 합니다.

열분해 제품의 수명 주기

궁극적인 탄소 발자국은 최종 제품에 어떤 일이 일어나는지에 따라 달라집니다.

열분해 오일이 정제되어 수송 연료로 사용된다면, 그 안에 포함된 탄소는 결국 그 연료가 연소될 때 CO2로 방출될 것입니다. 그러나 이점은 원래 땅에서 추출되었을 화석 연료를 대체한다는 점입니다.

고체 차르가 토양 개량제(바이오차) 또는 기타 산업 목적으로 사용된다면, 그 탄소는 효과적으로 격리(sequestered)되어 장기간 대기 중에서 배출되지 않습니다. 이는 진정한 탄소 제거 경로를 나타냅니다.

목표에 맞는 올바른 선택하기

플라스틱 열분해를 평가하려면 의도된 환경적 결과에 대한 명확성이 필요합니다.

• 주요 초점이 신규 화석 연료 대체인 경우: 열분해는 플라스틱 폐기물을 화학적 원료 또는 연료로 전환하여 보다 순환적인 경제를 창출하는 강력한 도구입니다.
• 폐기물 관리에서 즉각적인 배출량 감소가 주요 초점인 경우: 열분해는 플라스틱을 대기 중 CO2로 직접 완전히 연소시키는 것을 피하므로 일반적으로 소각보다 우수합니다.
• 장기적인 탄소 격리가 주요 초점인 경우: 이 공정은 플라스틱 탄소의 상당 부분을 안정적인 고체 차르로 전환하여 장기간 저장할 수 있다는 고유한 이점을 제공합니다.

궁극적으로 플라스틱 열분해를 배출 제로의 만병통치약이 아닌, 탄소 관리 및 자원 회수를 위한 전략적 도구로 보는 것이 가장 명확한 접근 방식입니다.

요약표:

측면	핵심 통찰
핵심 반응	순수 열분해(산소 없음)는 플라스틱을 오일, 가스, 차르로 분해하여 직접적인 CO2를 거의 생성하지 않습니다.
산업 공정	에너지 집약적인 반응에 연료를 공급하기 위해 공정 자체의 가스 부산물을 연소시켜 CO2가 생성됩니다.
소각 대비	열분해는 플라스틱의 완전하고 즉각적인 연소를 피하므로 일반적으로 직접적인 CO2 배출량이 더 적습니다.
탄소 결과	제품 사용에 따라 다름: 오일은 화석 연료를 대체하고; 안정적인 차르는 장기적으로 탄소를 격리할 수 있습니다.

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