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Eindhoven Univesity of Technology(TU/e)의 Bhaskar S.Patil은 대기 중의 질소를 사용하여 비료 원료인 NOx로 바꿔주는 혁명적인 반응기를 만들었다. 그의 방법은 이론적으로 기존 공정보다 최대 5배나 효율적이므로 농장에 큰 투자 없이도 소규모 설치가 가능하다고 한다. 비료의 원료 중 하나인 암모니아(NH3)나 질소 산화물(NOx)을 생산하는 것은 전 세계 이산화탄소 배출량의 2%를 차지하는 에너지 집약적인 과정이다. 그러나 이론상으로 실현 가능한 최소의 에너지 소비가 이미 한계에 다다랐기 때문에 현재의 방법으로 에너지 소비를 더 줄이기는 거의 불가능하다. 아프리카 농부인 Patil은 암모니아와 질소 산화물을 생산하는 대체 방법을 모색했고 그 결과, 글라이딩 아크(GA)와 유전체 장벽 방전(DBD) 두 유형의 반응기를 구축했다. GA 반응기 실험에서는 특히 질소 산화물을 생산하기에 가장 적합한 것으로 나타났다. 이 반응기는 대기압 조건에서 전면 플라즈마(일명 미니 라이트닝 볼트)가 2mm의 작은 입구를 시작으로 5cm의 폭으로 갈라진 두 개의 금속 표면 사이를 활공한다. 이러한 팽창은 플라즈마를 실온으로 냉각시키며, lsquo;라이트닝(lightning) rsquo; 궤도에서 질소(N2)와 산소(O2) 분자가 질소 산화물(NO와 NO2)로 반응하게 된다. Patil은 이 반응기를 최적화하여 분당 6리터로 2.8MJ/mole의 에너지 소비 수준을 달성했다. 이는 상업적으로 개발된 약 0.5MJ/mole의 방법에 상당히 근접한 것이다. 그러나 Patil 반응기의 이론적인 최소량은 0.1MJ/mole로 훨씬 낮으므로 이 기술의 장기간 사용은 현재 암모니아 및 질산염 생산에 소비되는 에너지를 크게 줄일 수 있다. 또한, Patil의 방법은 추가 원료가 필요하지 않으며, 재생 에너지를 사용하여 소량으로 생산할 수 있으므로 그의 기술은 아프리카와 같이 전력망에 접근이 어려운 농촌 지역에 이상적으로 적용될 수 있다. 이 연구 프로젝트에 참여한 독일 에보니크 산업은 반응기 개선을 위해 노력하고 있다. 또한, TU/e의 또 다른 PhD 학생은 이 기술을 비즈니스 사례로 구체화하기 시작했다. 멀리 떨어져 있는 외딴 농장에서 이 기술은 온실 속 식물의 성장을 활발하게 해줄 수 있고, 액체 연료에 지속가능한 에너지를 저장하는데에도 사용될 수 있다. |
