석유와 가스에서 벗어나라! 근데 유황은 어디서 얻나요? | 과학자4미래 AT

마틴 아우어

모든 솔루션은 새로운 문제를 만듭니다. 기후 위기를 억제하기 위해 우리는 가능한 한 빨리 석탄, 석유 및 가스 연소를 중단해야 합니다. 그러나 석유와 천연 가스에는 일반적으로 1~3%의 황이 포함되어 있습니다. 그리고 이 유황이 필요합니다. 즉, 인산염 비료 생산 및 태양광 시스템에서 전기 자동차용 배터리에 이르기까지 새로운 녹색 기술에 필요한 금속 추출에 사용됩니다. 

현재 세계는 연간 246억 80만 톤의 황산을 사용합니다. 전 세계적으로 사용되는 황의 XNUMX% 이상이 화석 연료에서 나옵니다. 유황은 현재 산성비를 유발하는 이산화황 배출을 제한하기 위해 화석 제품을 정제할 때 나오는 폐기물입니다. 이러한 연료를 단계적으로 제거하면 황 공급이 급격히 감소하는 반면 수요는 증가할 것입니다. 

마크 매슬린(Mark Maslin)은 유니버시티 칼리지 런던(University College London)의 지구 시스템 과학 교수입니다. 그의 지시에 따라 수행된 연구[1] 순 제로(net-zero) 목표에 도달하기 위해 필요한 화석 퇴출은 2040년까지 최대 320억 XNUMX천만 톤의 유황이 누락될 것이며 이는 오늘날 우리가 매년 사용하는 것보다 더 많은 양입니다. 이것은 황산 가격의 상승으로 이어질 것입니다. 이 가격은 비료 생산자보다 수익성이 높은 "녹색" 산업에 더 쉽게 흡수될 수 있습니다. 이것은 차례로 비료를 더 비싸게 만들고 음식을 더 비싸게 만들 것입니다. 특히 가난한 나라의 소규모 생산자들은 비료를 덜 감당할 수 있었고 그들의 수확량은 줄어들 것입니다.

유황은 자동차 타이어에서 종이 및 세탁 세제에 이르기까지 많은 제품에서 발견됩니다. 그러나 가장 중요한 응용 분야는 황산이 광범위한 물질을 분해하는 데 사용되는 화학 산업입니다. 

고성능 배터리, 경자동차 엔진 또는 태양광 패널과 같은 저탄소 기술의 급속한 성장은 광물, 특히 코발트와 니켈을 함유한 광석의 채굴을 증가시킬 것입니다. 코발트 수요는 2년까지 2050%, 니켈은 460%, 네오디뮴은 99% 증가할 수 있다. 이 모든 금속은 오늘날 다량의 황산을 사용하여 추출됩니다.
세계 인구의 증가와 식습관의 변화도 비료 산업에서 황산에 대한 수요를 증가시킬 것입니다.

화산암을 포함하여 황산염 광물, 황화철 및 원소 황이 광범위하게 공급되고 있지만, 이를 추출하려면 채굴을 대폭 확장해야 합니다. 황산염을 황으로 전환하는 것은 많은 에너지를 필요로 하고 현재의 방법으로 많은 양의 CO2를 배출합니다. 황 및 황화물 광물의 추출 및 가공은 대기, 토양 및 수질 오염의 원인이 될 수 있으며 지표수 및 지하수를 산성화하고 비소, 탈륨 및 수은과 같은 독소를 방출할 수 있습니다. 그리고 집약적 채굴은 항상 인권 문제와 관련이 있습니다.

재활용과 혁신

따라서 화석 연료에서 나오지 않는 새로운 유황 공급원을 찾아야 합니다. 또한 재활용과 황산을 덜 사용하는 혁신적인 산업 공정을 통해 유황에 대한 수요를 줄여야 합니다.

폐수에서 인산염을 회수하고 비료로 처리하면 인산염 암석을 처리하기 위해 황산을 사용할 필요성이 줄어듭니다. 이것은 한편으로 인산염 암석의 제한된 공급을 보존하고 다른 한편으로 수역의 과잉 비료를 줄이는 데 도움이 될 것입니다. 과도한 시비로 인한 조류 번성은 산소 부족으로 이어져 물고기와 식물을 질식시킵니다. 

더 많은 리튬 배터리를 재활용하면 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다. 희소 금속을 더 적게 사용하는 배터리와 모터를 개발하면 황산의 필요성도 줄일 수 있습니다.

압축 공기 또는 중력 또는 플라이휠의 운동 에너지 사용과 같은 기술 및 기타 혁신을 통해 배터리를 사용하지 않고 재생 가능 에너지를 저장하면 황산과 화석 연료의 필요성을 줄이고 탈탄소화를 촉진할 수 있습니다. 미래에는 박테리아를 사용하여 황산염에서 황을 추출할 수도 있습니다.

따라서 국내 및 국제 정책은 탈탄소화를 계획할 때 재활용을 촉진하고 가능한 가장 낮은 사회적 및 환경적 비용을 갖는 대체 공급원을 찾음으로써 미래의 황 부족을 고려해야 합니다.

표지 사진: 프라산타 크르 두타 안녕히 Unsplash

스포티드: 파비안 스키퍼

[1]    Maslin, M., Van Heerde, L. & Day, S. (2022) 유황: 세계가 탈탄소화됨에 따라 녹색 기술을 억제하고 식량 안보를 위협할 수 있는 잠재적인 자원 위기. The Geographical Journal, 00, 1-8. 온라인: https://rgs-ibg.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/geoj.12475

나 : https://theconversation.com/sulfuric-acid-the-next-resource-crisis-that-could-stifle-green-tech-and-threaten-food-security-186765