폐어망 촉매 열분해를 통한 카프로락탐 회수 공정 모사 및 전과정 평가

Abstract

폐어망(ghost net)은 대표적인 해양 잔해물 중 하나이며, 해양 생태계와 더불어 인간의 건강까지 위협하고 있다. 본 연구에서는 폐어망을 폐패각(seashell waste)으로 만든 촉매와 함께 CO2 조건 하에서 열분해하는 처리 방안을 제시한다. 이는 나일론 6의 원료인 카프로락탐을 얻을 수 있어 가치가 더 높은 제품을 만들어내는 업사이클링 방식이며, 매립이나 소각 같은 기존 처리 방식과 비교했을 때 가치 생산적이고 에너지 효율적이다. 실험실 규모의 열분해 실험 데이터를 바탕으로 공정을 모사하였고 에너지 분석과 전 과정 평가를 진행하였다. 제안된 통합 공정은 다음 세 단계로 이루어져 있다: 촉매 열분해를 통한 폐어망-카프로락탐 전환, 카프로락탐 회수, 그리고 열 및 전력 생산. 공정을 통해 폐어망에서 높은 수율(74.3%)로 카프로락탐을 생산할 수 있으며 CO2는 재순환된다. 또한 카프로락탐 이외에 열분해 부산물은 열 및 전력 생산으로 활용된다. 이를 통해 통합 공정 전체에 대한 총 에너지 요구량을 충족시키고도 잔여 전력량이 발생되어 에너지 측면에서 효율적이다. 본 연구 결과는 제시된 전략이 폐어망 같은 잔해물로 인한 해양오염 문제를 해결할 수 있는데 도움이 될 수 있음을 시사한다.