폐콘크리트를 이용한 pH 조정조가 간접탄산화 효율에 미치는 영향 (Effect of pH Adjusting Contactor on Indirect Carbonation Efficiency using Waste Concrete)

서지정보

· 발행기관 : 한국도시환경학회
· 수록지 정보 : 한국도시환경학회지 / 17권 / 1호 / 65 ~ 75페이지
· 저자명 : 이상민, 김연진, 김진만, 이철호, 전종기

초록

온난화기체 중 가장 큰 비중을 차지하는 이산화탄소를 제거하는 방법은 크게 carbon capture & storage (CCS)와 carbon capture storage & utilization (CCSU)가 있으며 CCSU공정도 유기용매를 사용하는 경우와 무기광물을 사용하는 방법이 있다. 본 연구는 건설 폐기물에서 발생되는 폐콘크리트를 활용한 광물탄산화 공정의 영향인자 도출과 그 최적화에 대한 연구로서 폐콘크리트에서 칼슘을 용출하여 이산화탄소를 고정화시키는 간접탄산화 공정을 활용하였다. 광물탄산화에서 간접탄산화 공정은 칼슘용출단계와 탄산화단계로 구분되는데 두 단계의 pH 조건이 상반되어 탄산화 효율의 저하 원인이 된다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위해 폐콘크리트분말 접촉조를 고안하여 pH를 조정하여 탄산화 효율을 제고하는 실험을 수행했다. 폐콘크리트 접촉조에서 폐콘크리트 주입량, 접촉시간 그리고 사용된 폐콘크리트 분말의 재이용 평가를 위한 연구가 시행되었으며 폐콘크리트 분말 접촉조의 재사용횟수를 10회까지반복하여 광물탄산화 반응을 수행하여 이산화탄소 고정량과 침전물인 탄산칼슘 생성량을 분석하였다. pH 변동에 따라 폐콘크리트에서 칼슘의 용출특성을 평가한 결과 pH 7에서 8,088 mg/L의 칼슘이온농도를 나타냈고 pH 조절을 위한 폐콘크리트 분말 접촉조는 15 분 반응조건에서 최대 10회까지 재이용이 가능한 것으로 판단된다. 폐콘크리트 분말 재사용 횟수가 3, 6, 10회로 분류하여 광물탄산화 실험을 수행한 결과, 이산화탄소 고정율은 각각 49.8%, 30.2%, 15.0%였고 3회까지 재사용 시, 광물탄산화 반응을 통한 탄산칼슘침전량이 0.019mol로 가장 높았다. 광물탄산화 실험결과 생성된 탄산칼슘(PCC)는 XRD, FE-SEM&EDS, PSA, 그리고 DTA 분석을실시한 결과 CaCO3로서 순도 100%로 나타나 고품질 탄산칼슘으로 활용이 가능한 것으로 판단된다.

영어초록

Carbon capture storage & utilization (CCSU) are the most common methods for removing CO2. The purpose of this study is to elucidate the influence factors of indirect mineral carbonation process using waste concrete to remove carbon dioxide. During the mineral carbonation test, it was conducted to evaluate the effect of waste concrete dosage, contact time, and reuse of the waste concrete in the contact tank. The number of reuse of waste concrete contact tank was repeated 10 times to perform mineral carbonation reaction, and the amount of fixed CO2 and the amount of precipitated calcium carbonate were analyzed. As a result of evaluation of calcium elution characteristics from waste concrete according to pH variation, calcium ion concentration was 8,088 mg/L at pH 7, and waste concrete contact tank for pH control could be reused up to 10times. As a result of mineral carbonation experiment, 3, 6, and 10 times of reuse of waste concrete contact tank, CO2 removal efficiency was 49.8%, 30.2% and 15.0%, respectively. As a result of XRD, FE-SEM & EDS, PSA and DTA analysis, calcium carbonate (PCC) produced in the mineral carbonation was CaCO3 as 100% purity and it can be used as high quality CaCO3.

참고자료

· 없음