빈 컵이 탄소를 포집한다

출처: Ars Technica

아민 그룹 중 일부는 단독으로 존재하고, 다른 일부는 서로 연결되어 고체 내부에 다공성을 형성한다.

연구진은 이 과정을 스티로폼, 식품 포장재, 포크, CD 케이스, 그리고 다른 화학 성분을 포함한 레고 베이스 플레이트 등 몇 가지 플라스틱 물체에 적용해 보았다. 그들은 생산된 물질이 굴뚝의 매우 높은 CO₂ 농도와 대기 중 낮은 농도 모두에서 탄소 포집 사이클을 잘 수행한다는 것을 발견했다.

폴리스티렌에 결합된 아민(NH₂ 및 NH)과 결합되지 않은 폴리스티렌의 화학 구조, 그리고 온도 조절을 통해 탄소를 포집하고 방출하는 과정을 나타낸 일러스트.

Credit: Ebenbauer, et al./Chem Circularity

미세 조정

연구진은 또한 재료의 특성을 진행 과정에서 제어할 수 있음을 발견했다. 아민 함량을 높이거나 낮출 수 있었고, CO₂를 포획하는 대신 다공성을 형성하는 결합 비율도 조절할 수 있었다.

그들이 사용한 아민 함유 출발 물질이 궁극적으로 화석 연료에서 유래했기 때문에, 연구진은 다른 종류의 합성 물질을 아민으로 전환하는 방법도 시험했다. 이전 연구에서는 이를 위한 몇 가지 경로가 제시되었지만, 그 방법들은 반응성이 낮을 수 있는 다소 복잡한 형태의 아민을 생성한다.

이번 경우에는 폴리우레탄 폼 매트리스 소재와 장식용 건축 트림에 대해 업사이클링 반응을 수행하면서 이 아민들을 사용했다. 이 방법은 폐기물만으로 완전히 만든 탄소 포집 물질을 생산하는 데 성공했지만, 폐기물에서 만든 더 큰 아민 그룹은 성능이 떨어졌다. CO₂ 포집 용량이 낮았으며 대기 중 CO₂를 흡수하는 데 실패했다.

하지만 폴리스티렌은 여전히 약속을 이행했으며, 여기에는 유연한 청사진이 있다. 적절한 아민 공급원과 공정을 사용한다면, 탄소 포집 물질을 매립지로 들어가는 플라스틱 홍수를 완전히 활용해 생산할 수 있다. 설령 플라스틱으로 절반만 생산되더라도 이는 개선이다. 이는 플라스틱 폐기물의 일부를 전환할 시장을 제공함과 동시에 탄소 포집의 탄소 발자국을 기술적으로 줄일 수 있다(하지만 그 발자국의 대부분은 공정을 운영하는 데 필요한 에너지이다).

탄소 포집은 화석 연료 사용을 지속할 수 있는 허가증이 아니다. 대기 중 CO₂를 더 빠르게 억제하기 위해 취할 수 있는 추가적인 조치이다. 이 과정을 보다 지속 가능하게 운영할수록 효과가 커진다.

Chem Circularity, 2026. DOI: 10.1016/j.checir.2026.100027 (About DOIs).