핀란드 기업은 산업 탄소 배출량을 3분의 1로 줄일 수 있다고 생각합니다.

화학, 철강, 시멘트 등 세 가지 산업이 인간이 배출하는 전체 이산화탄소 배출량의 약 5분의 1을 차지합니다(차트 참조). 이러한 산업은 큰 오염원일 뿐만 아니라 청소도 어렵습니다. 이는 세 가지 모두 매우 높은 온도에서만 발생할 수 있는 화학적 공정에 의존하기 때문입니다. 저탄소 발전소에서 공급되는 표준 전기 난방 시스템은 수백 도의 온도를 제공할 수 있습니다. 이는 다양한 종류의 제조에 충분하지만 전부는 아닙니다.

예를 들어, 광석에서 철을 추출하는 것은 제강의 첫 번째 단계입니다. 이를 위해 사용되는 용광로 내부 온도는 1,600°C를 초과할 수 있습니다. 석회석을 시멘트 원료 중 하나인 클링커로 변환하는 시멘트 가마의 온도는 1,400°C에 달합니다. 전기만으로 일부 산업 공정에서 이러한 온도를 생성하는 것은 까다롭거나 불가능하기 때문에 기업은 화석 연료에 의존합니다.

환경 친화적인 기업들은 대안을 모색해 왔습니다. 예를 들어, 수소는 물을 구성 요소로 분해하여 생산할 수 있습니다. 이것이 청정 에너지로 이루어지면 가스는 탄소 제로 연료로 연소될 수 있습니다. 또 다른 옵션은 화석 연료를 고수하면서 그들이 생성하는 이산화탄소를 포집하고 매장하는 것입니다. 이는 탄소 포집 및 저장으로 알려진 아이디어입니다. 그러나 두 기술 모두 초기 단계이므로 아직 존재하지 않는 대량의 새로운 인프라 구축이 필요합니다.

네덜란드 마스트리히트 근처의 국가 및 산업계가 지원하는 혁신 센터인 Brightlands Campus에서는 Coolbrook이라는 핀란드 엔지니어링 회사가 이러한 상황을 바꾸기를 희망하고 있습니다. "RotoDynamic" 시스템은 중공업에 필요한 초고온을 공급하고 전기로만 구동되도록 설계되었습니다.

회전 중

Coolbrook의 시스템을 생각하는 가장 쉬운 방법은 거꾸로 된 가스 터빈으로 생각하는 것입니다. 발전소나 제트 엔진에 사용되는 기존 가스 터빈은 화석 연료를 연소하여 로터 블레이드를 회전시키는 뜨겁고 고압의 가스를 생성합니다. 이러한 회전 에너지는 추력 생성 팬(제트 항공기의 경우)을 작동하는 데 사용되거나 발전기(발전소의 경우)에서 전기로 변환될 수 있습니다.

대신 새로운 시스템은 전기 모터로 시작됩니다. 모터는 터빈의 로터를 회전시킵니다. 그런 다음 가스나 액체가 터빈에 공급됩니다. 내부로 들어가면 로터가 물질을 초음속으로 가속한 다음 다시 빠르게 속도를 늦춥니다. 급격한 감속은 가속된 가스나 유체에 포함된 운동에너지를 열로 변환합니다. 모터가 녹색 전기로 구동되면 이산화탄소가 생성되지 않습니다.

Brightlands의 파일럿 플랜트에 대한 첫 번째 테스트에는 석유화학 플랜트에서 가장 에너지 집약적인 공정 중 하나인 증기 분해가 포함됩니다. 기존 크래커는 원유의 한 성분인 나프타를 더 작은 분자로 분해합니다. 이름에서 알 수 있듯이 이는 나프타를 증기로 희석한 다음 산소가 없는 상태에서 용광로에서 폭파하여 수행됩니다.

대신 Coolbrook의 파일럿 플랜트에서는 나프타와 증기의 혼합을 회전하는 터빈에 주입하여 터빈을 약 1,000°C까지 가열할 것입니다. 그러면 나프타가 플라스틱 제조에 사용되는 프로필렌이나 에틸렌과 같은 물질로 분해됩니다. 희망은 전기 원자로에서 나프타를 분해하는 것이 가능할 뿐만 아니라 더 좋다는 것을 증명하는 것입니다. 실험실 시험에서는 전기화 공정의 수율이 화석 연료를 사용하여 얻을 수 있는 것보다 훨씬 더 높을 수 있음을 보여주었습니다.

모든 것이 계획대로 진행된다고 가정하면 시스템은 다른 산업 공정에 필요한 열을 생산하는 테스트를 받게 됩니다. Coolbrook의 사장인 Joonas Rauramo는 히터가 최대 1,700°C의 온도에 도달할 수 있어야 한다고 생각합니다. 이는 강철, 시멘트, 유리 및 세라믹 생산을 포함하여 에너지 집약적인 여러 응용 분야에 적합할 것입니다. 여러 대기업이 파일럿 프로젝트의 파트너로 계약을 체결했습니다. 여기에는 영국-네덜란드 석유회사인 Shell, 브라질 소재 화학제품 생산업체인 Braskem, 세계 최대 시멘트 제조업체 중 하나인 CEMEX가 포함됩니다.