비료 핵심인 암모니아를 생산하는 지속가능한 친환경적인 방법

매사추세츠공대 재료과학 연구팀이 원자로를 이용하지 않고도 암모니아를 생산하는 방법을 개발했다. 즉, 물과 암석을 혼합해 비료의 핵심 성분인 암모니아를 만드는 친환적이고도 지속가능한 이 기술은 지구 어느 곳에서든 유용하게 활용할 수 있다. 

 

암모니아 생산하는 친환경적인 새로운 방법

암모니아는 토양에 뿌리는 비료의 핵심 재료다. 암모니아는 인간을 비롯한 동물의 배설물에 많이 들어 있다. 암모니아는 식물 성장을 돕는 합성 비료를 만들 때도 핵심 재료다. 

 

산업에 쓰이는 암모니아를 생산하는 기존 방법은 섭씨 400도의 고온과 수심 2천 미터에 가까운 고압이 필요하다. 암모니아 생산에 엄청난 에너지가 필요하다. 2025년 이를 해결하는 새로운 방법이 나왔다. 

 

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 매사추세츠공대 연구팀이 암모니아를 친환경적인 방법으로 생산하는 새로운 방법을 개발했다. 이 방법은 지구 어느 곳에서든 유용하게 활용할 수 있는 기술이다. 

 

암모니아. 그린포스트코리아

 

연구팀은 질소가 함유된 물과 철이 풍부한 암석을 혼합해 암모니아를 생산했다. 이 기술을 현실에 적용하면 원자로를 이용하지 않고도 이론적으로 242만 년 동안 사용할 수 있는 암모니아를 지속가능한 방식으로 생산할 수 있다.

 

 연구팀은 암성과 물이 반응하는 지하 환경을 모방해 암모니아 생산을 위한 암석 - 물 반응 시스템을 구축했다. 질소가 함유된 물에 철분이 풍부한 합성 광물을 노출시키자 광물이 산화됐고 암모니아가 생성되는 화학반응이 발생했다.  

 

 지구 속에서 형성되는 열과 압력을 이용하기 때문에 별도의 어떤 에너지가 필요 없다. 암모니아 생산 과정에 이산화탄소 배출도 일어나지 않는다. 연구팀은 철이 풍부한 천연 암석인 감람석을 이용해 추가 실험을 했고 더 효과적이고 친환경적이라는 사실을 발견했다. 

 

 감람석은 전 세계에 걸쳐서 분포되어 있어서 어디서든 널리 활용할 수 있다. 다만 현실에서 이 기술을 구현하려면 땅속 깊숙한 곳에서 감람석을 캐내어 확보하고 질소가 섞인 물을 주입해야 암모니아가 생성된다. 

 

지질 현상에 주목해서 착안한 지질학적 암모니아

이 새로운 방법은 1980년대 서아프리카 말리에서 발생한 지질 현상에서 착안했다. 당시 말리 현지인들은 수소 가스가 흐르는 샘을 발견했고 과학자들은 해당 지역에서 지표면 아래의 물과 암석이 어떠한 화학반응을 일으키는지 추적했다. 

 

 연구팀은 지표면 아래에서 발생하는 열과 압력을 이용해 화학물질을 생성할 수 있다는 점에 착안해 기존 방식보다 친환경적인 방법으로 암모니아를 생산하는 공장을 만들 수 있겠다고 가정했다. 

 

 연구팀은 우선 합성 광물을 이용해 암모니아가 생성되는 것을 목격했다. 연이어 철이 풍부한 천연 암석인 감람석으로 추가 연구를 진행했다. 그 결과 암모니아가 더욱 원활하게 생성되자 연구팀은 지질학적 암모니아라는 명칭을 붙였다. 

 

 구리 촉매와 섭씨 300도의 열을 더했을 때 암모니아 반응을 위한 가장 최적화된 생산 환경이 조성됐다. 21시간 안에 감람석 1톤당 약 1.8kg의 암모니아가 생산되어 실현 가능성과 지속 가능성이 입증된 것이다. 

 

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맺음말

매사추세츠공대 재료과학 연구팀이 원자로를 이용하지 않고도 암모니아를 생산하는 방법을 개발했다. 즉, 물과 암석을 혼합해 비료의 핵심 성분인 암모니아를 만드는 친환적이고도 지속가능한 이 기술은 지구 어느 곳에서든 유용하게 활용할 수 있다.