국내 흑연 생산을 늘리면 녹색 에너지 전환에 도움이 될 수 있습니다.

[아름이]

국내 흑연 생산을 늘리면 녹색 에너지 전환에 도움이 될 수 있습니다.
리튬이온 배터리 공급망의 핵심 요소는 지속되지 않습니다.
날짜:
2023년 2월 22일
원천:
노스웨스턴 대학교
요약:
에너지 저장 기술에서 흑연의 중요성이 커지고 있는 점을 감안하여 한 조사팀은 전기 자동차(EV)에서 휴대폰에 이르기까지 모든 것을 구동하는 수요가 많은 광물의 수입 의존도를 줄이는 방법을 모색하는 연구를 수행했습니다.

전체 이야기
에너지 저장 기술에서 흑연의 중요성이 증가함에 따라 Northwestern 연구팀은 전기 자동차(EV)에서 휴대폰에 이르기까지 모든 것을 구동하는 수요가 많은 광물의 수입 의존도를 줄이는 방법을 모색하는 연구를 수행했습니다.

이번 주 환경 과학 및 기술 저널에 발표된 이 논문은 미국 최초의 천연 및 인조 흑연 물질 흐름 분석이며 흑연에 대한 11가지 최종 용도, 2가지 폐기물 관리 단계 및 3가지 재활용 경로를 고려합니다.

"국내에서 더 많은 배터리를 생산하려면 흑연 생산량을 늘려야 합니다."라고 노스웨스턴 대학의 화학 엔지니어인 Jennifer Dunn은 말했습니다. "그러나 문제는 탈탄소화 목표에 기여하는 방식으로 어떻게 할 수 있는가 하는 것입니다."

Dunn은 Northwestern의 McCormick 공과 대학의 화학 및 생물 공학 부교수이자 엔지니어링 지속 가능성 및 탄력성 센터의 책임자입니다. 이 논문은 연구 시작 당시 화학 및 생물 공학 박사후 연구원이었던 Jinrui Zhang과 이전에 Northwestern의 지속 가능성 및 에너지 연구소(ISEN) 회원이었던 Chao Liang이 공동 저술했습니다. 두 공동 저자는 Dunn 연구 그룹의 졸업생입니다.

미국은 주로 화석 연료 산업의 부산물에서 생산되는 인조 흑연을 사용하며 흑연과 운송에서 화석 연료 공급망을 제거하고 온실 가스 배출을 줄이는 것을 목표로 하는 전기 자동차(EV)와 같은 기술 사이에 역설적인 관계를 만듭니다.

천연 흑연은 광산에서 공급되며 대부분 중국에서 미국으로 수입됩니다. 미국에서 사용되는 거의 모든 흑연은 철강 제조용 전극에 사용됩니다. 미국의 배터리 공급망이 증가함에 따라 인플레이션 감소법(Inflation Reduction Act)과 같은 조치는 미국산 배터리에서 흑연을 포함한 국내 공급 재료의 사용을 장려하기 위한 것입니다.

리튬 이온 배터리와 같은 에너지 저장 기술에서 흑연의 중요성이 증가함에 따라 팀은 광물의 주요 생산 경로, 주요 용도 및 재활용을 통해 소비를 줄일 수 있는 기회를 특성화하기 위해 이 분석을 수행했습니다. 이러한 유형의 분석에 충분한 데이터가 있는 가장 최근 기간인 2018년의 데이터가 연구에 사용되었습니다.

2018년 미국에서 소비되는 흑연의 대부분은 인조 흑연이었으며, 이 흑연의 63%가 국내에서 생산되었습니다. 인조 흑연의 생산은 천연 흑연을 채굴하는 것보다 더 많은 온실 가스를 배출합니다(천연 흑연은 온실 가스 배출량이 62% ~ 89% 낮습니다). 인조 흑연도 더 비쌉니다. 그러나 미국은 천연 흑연을 채굴하지 않고 주로 중국에서 수입합니다.

흑연은 금속 외에 전기를 통하는 유일한 물질로 제철소의 전극으로 주로 사용된다. 저탄소강에 ​​대한 수요가 증가함에 따라 전극 생산에 더 많은 흑연이 소비될 수 있습니다. 철강을 만드는 동안 흑연은 타서 소멸됩니다. 흑연 연필로 쓸 때 사라지기 시작하는 것과 같습니다. 소실된 흑연을 회수하는 것이 불가능하지는 않지만 거의 불가능하므로 재활용을 통해 광물을 회수할 기회가 줄어듭니다. 리튬 이온 배터리에서 흑연을 회수하는 기술은 성숙도가 높아지고 있지만 아직 보편화되지는 않았습니다.

Dunn은 리튬 이온 배터리와 같은 흑연 함유 제품의 국내 자원 및 재활용에 대한 초점의 일부는 현재 공급망의 잠재적인 불안정성과 예상되는 수요 증가를 기반으로 한다고 말했습니다.

Dunn은 "리튬 이온 배터리를 재활용하여 흑연을 일부 회수할 수 있지만 배터리는 오래 지속되므로 수명이 다한 EV에서 흑연을 회수하려면 10년이 걸릴 수 있습니다."라고 말했습니다. "그러나 우리는 또한 미국에서 바이오경제를 구축하고 있으며 여기에는 바이오매스에서 흑연을 만드는 것이 포함될 수 있습니다. 이것은 화석 연료 산업 부산물이나 광업에서 흑연을 만드는 것 이상의 또 다른 공급 옵션을 열어줍니다."

2022년 인플레이션 감소법(Inflation Reduction Act of 2022)이 통과됨에 따라 더 많은 자금이 국내에서 공급되고 재활용된 흑연 사용으로 이동할 것이며 Dunn은 미국이 전환할 준비가 되어 있어야 한다고 말했습니다.

National Science Foundation의 Future Manufacturing Program(NSF CMMI-2037026)에서 "미국의 흑연 흐름: 에너지 전환의 핵심 요소에 대한 통찰력" 연구를 지원했습니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/