CO2를 고체 탄소로 변환하는 SkyNano 시작: 1부

많은 온실 가스(GHG) 배출량은 2050년까지 여전히 생성될 것이며 일부 추정치는 연간 10-15억 톤입니다. 이 "남은" GHG는 세계가 2050년까지 순 제로를 달성하려면 어떤 식으로든 처리되어야 합니다. 한 가지 방법인 탄소 포집 및 지하 저장(CCUS)이 석유 및 가스에 의해 구현되었기 때문에 가장 많이 연구되었습니다. 수십 년 동안 회사가 있지만 심각한 한계.

그러나 블록에 새로운 아이가 있습니다. ㅏ 스카이나노라는 회사, 2017년에 시작하여 전기화학 공정을 사용합니다. 이산화탄소를 고체 탄소나노튜브로 변환하기 위해 기존의 나노튜브 생산에 사용되는 열화학 공정이 아닌 유일한 부산물은 일산화탄소, 다환 방향족 탄화수소(PAH) 및 휘발성 유기 화합물(VOVO
C) 다른 방법에서.

탄소 나노튜브는 나노미터 단위의 크기를 가진 탄소의 속이 빈 튜브입니다. 이 고체 탄소는 단단하고 차량용 갑옷에 사용됩니다. 전류를 전달할 수 있으며 전송 케이블에 사용됩니다. 그들은 유연하고 직물에 사용됩니다.

이 공정은 시멘트 및 제강 공장에서 배출되는 CO2 흐름을 전환하는 데에도 사용할 수 있기 때문에 저감하기 어려운 배출을 제거할 수 있는 큰 가능성이 있습니다.

SkyNano의 CEO는 Vanderbilt에서 박사 학위를 취득하는 동안 SkyNano의 CTO인 Cary Pint 교수와 함께 2017년 회사를 공동 설립한 Anna Douglas입니다. Anna는 2014년 이대학교 수학과 화학과를 졸업하고 2019년 Vanderbilt에서 학제간 재료과학 박사 학위를 받았습니다. SkyNano의 기술과 관련된 그녀의 작업은 동료 심사를 거친 많은 과학 간행물, 2019 Forbes 30세 미만 30인 상, 2020 R&D100 상, 2021 TechConnect 혁신 상, 테네시 주의 2022 주지사 환경 관리상에서 강조되었습니다.

아래는 탄소 포집, 지하 주입 및 저장(CCUS)과의 비교를 포함하여 신생 기업의 신기술 및 자금 조달에 핵심이 되는 Anna와의 인터뷰 파트 1입니다.

2부가 곧 이어지며 시장 및 기후 솔루션에 맞춰져 있습니다.

1. 스카이나노 회사 설립 배경은?

학부생일 때 오하이오주 클리블랜드에 있는 NASA 글렌 연구 센터에서 여름 인턴십을 했고 나노 기술과 재료 과학에 완전히 빠져들었습니다. 저는 Vanderbilt에 가서 재료 과학 박사 학위를 취득했고 에너지 저장이 지속 가능한 에너지 인프라에 가장 중요한 병목 현상이라고 느꼈기 때문에 연구 주제로 에너지 저장을 위한 나노 물질에 대한 작업을 시작했습니다. 배터리를 연구하는 동안 배터리를 구성하는 많은 재료를 합성하고 채굴하는 방식이 실제로 지속 가능하지 않으며 배터리를 "청정" 기술로 사용하는 것을 방해할 수도 있다는 것을 깨달았습니다.

저의 박사과정 지도교수와 저는 배터리 화학에서 무수히 많이 사용되는 탄소 구조를 만드는 다른 방법을 찾기 시작했고, 1900년대 초반부터 연구되어온 CO2를 고체 탄소로 전환시키는 전기화학적 공정을 발견했지만 높은 선택성은 없었습니다. 특정 탄소 구조용. 우리는 나노물질 합성 배경에서 이 주제에 접근하면 기술을 시장에 출시하는 데 필요한 선택성을 향상시킬 수 있을 것이라고 생각했습니다. 그 후 얼마 지나지 않아 우리는 에너지부의 혁신 교차로 프로그램인 실험실에 포함된 기업가 프로그램에서 첫 자금을 얻었고 나머지는 역사입니다.

2. 스카이나노의 기본 기반 기술은 무엇입니까?

SkyNano의 기본 기술은 1900년대 초반부터 전 세계의 학술 연구실에서 연구된 화학 공정을 기반으로 합니다. 본질적으로, 그것은 탄산염을 형성하기 위해 산화물 분자를 통한 CO2의 화학적 흡수에 기초하고, 그 다음 그 탄산염 분자의 전기화학적 분해를 원래의 산화물로 되돌립니다. 여기서 순 반응은 단순히 CO2 à C(고체) + O2(기체)입니다. 이 과정의 의미는 기체 이산화탄소로부터 고체 탄소를 생성하는 간단한 4전자 과정이기 때문에 심오합니다.

CO2는 매우 안정적이어서 대기에서 문제가 된 이유 중 하나이지만, 고체 탄소 형태로 되돌리면 매우 안정적이며 영구적인 탄소 저장에 도움이 됩니다. 많은 CO2 변환 기술이 수명 주기에서 CO2를 다시 방출하는 최종 제품을 생산하기 때문에 이것은 중요한 차이점입니다. 이들은 기껏해야 탄소 중립적이지만 장기 영구 저장을 제공하지 않습니다. 당사 공정과 같은 고체 제품은 탄소 변환(CO2에서 경제적인 제품 만들기) 및 격리(장기 저장)의 두 가지 장점을 모두 제공합니다.

3. SkyNano 회사는 어떻게 자금을 조달합니까? 참여하는 이해 관계자는 누구입니까? 펀딩 목표는 무엇인가요?

2022년 8.5월 현재 SkyNano는 다양한 연방, 주 및 상업 출처로부터 ~$XNUMXM(백만)의 비희석 자금을 조달했습니다. 우리의 주요 연방 후원자는 미국 에너지부, 국립 과학 재단 및 미국 국방부입니다. SkyNano의 기술은 탈탄소화 노력을 통해 또는 국가 안보의 중요한 재료로 확인된 당사가 생산하는 특정 재료를 통해 거의 모든 연방 기관의 전략적 목표에 영향을 미칩니다. 이를 위해 우리는 배출원, 탈탄소화에 관심이 있는 정책 입안자, 탄소 제거 크레딧의 고객 및 우리가 생산하는 재료의 고객을 포함하여 다양한 이해 관계자를 보유하고 있습니다.

처음부터 우리는 CO2에서 생산하는 재료의 고객에게 레이저 초점을 맞춰 왔습니다. 고체 탄소 첨가제 재료는 다양한 구조로 제공되며 우리는 저렴한 고급 탄소 재료를 통해 새로운 시장을 창출함과 함께 오늘날의 많은 기존 시장 요구를 해결할 수 있습니다. 우리의 자금 조달 목표는 여전히 고객의 요구 사항을 충족하는 데 중점을 두고 있으며, 이러한 이유로 R&D 보조금과 고객과의 유료 파일럿 모두에서 조달되는 프로젝트 기반 자금 조달에 중점을 두고 있습니다.

4. 공기에서 직접 포집하여 CO2를 얻습니다. 그다지 효율적이지 않습니다. 시멘트, 철강 공장 및 기타 저감하기 어려운 부문의 농축된 CO2 흐름에서도 이를 얻을 수 있습니까?

맞습니다. 대기에서 CO2를 끌어내는 것은 그다지 효율적이지 않습니다. 우리의 기술은 확실히 직접 공기 포집 프로세스로 작동하지만 최소 1% CO2인 유입 스트림으로 작업할 때 훨씬 더 효율적입니다. 이들은 시멘트 및 철강에서 화학 및 에너지 생산에 이르기까지 다양한 산업에서 발견되는 폐기물 흐름입니다. 우리는 현재 미국 최대 공공 시설인 Tennessee Valley Authority와 지속적으로 협력하여 복합 순환 천연 가스 발전소의 연도 가스를 사용하여 고체 탄소 제품을 생산할 수 있음을 입증하고 있습니다.

탄소 배출 사슬 전반에 걸쳐 다양한 이해 관계자가 있습니다. 한쪽 끝에는 농축된 CO2 흐름을 생성하기 위해 직접 공기를 포집하는 데 매우 적합한 몇 가지 기술이 있습니다. 다른 쪽 끝에는 고순도 CO2(>90%)를 처리할 수 있는 많은 기술이 있습니다. 사전 농축 없이 1-80% CO2를 처리할 수 있는 기술은 훨씬 적으며, 오늘날 대부분의 CO2 배출이 바로 여기에서 발생합니다. SkyNano의 기술은 포인트 소스 배출에 직접 결합하고 오늘날의 삶의 질을 위해 우리 모두가 의존하고 있는 저감하기 어려운 일부 부문의 탄소를 제거하는 데 정말 잘 작동합니다.

5. 탄소 포집과 CO2의 지하 주입 및 저장(CCUS)과 비교할 때 공정 비용이 얼마나 드나요? 다른 쪽 끝에서 석유가 생산되지 않는 한 탄소세가 필요할 것입니다.

CCUS에 도전하는 경제적인 문제는 주로 가능한 탄소세 외에는 경제적인 상승이 없다는 것이므로 전반적인 행사는 기업의 순 손실입니다. 대기업은 해당 기술의 성숙도와 신속한 탈탄소화 욕구로 인해 현재 CCUS를 고려하고 있지만 세금 기반 인센티브를 포함하더라도 모든 경우에 전반적인 순 손실입니다.

SkyNano의 프로세스는 CO2, 고체 탄소 및 세금 인센티브에서 나오는 우리의 생산 제품의 가치를 기반으로 경제적으로 실현 가능하며 단순히 보너스입니다. 사실, 현재의 45Q 세금 구조에서 세금 인센티브의 잠재적 수익은 탄소 제품의 수익에 비해 무시할 수 있습니다.

비용과 관련하여 CCUS의 문제 중 일부는 허가, 규제 장애물 및 장점에 따라 기술을 평가할 때 항상 명확하지 않은 기타 비용입니다. SkyNano의 경우 비용은 주로 프로세스를 구동하는 데 필요한 전기 에너지에서 파생되며, 시간이 지남에 따라 그리드에 더 많은 재생 가능 에너지가 도입됨에 따라 예상되는 에너지 가격 인하의 혜택을 받을 것으로 기대합니다.

몇 가지 더 많은 Q&A를 보려면 CO2를 고체 탄소로 변환하는 SkyNano 시작: 2부 – 시장과 기후 솔루션.