대기에서 직접 이산화탄소를 끌어오는 직접 공기 포집을 통해 지난 10년 동안 비용이 크게 절감되었습니다. 초기 시설은 제거된 CO2 1톤당 $1,000를 초과하는 비용으로 운영되었습니다. 운영 시설 및 연구 프로그램의 최근 추정에 따르면 비용은 톤당 300~600달러 범위이며 일부 연구 단계 프로세스는 더 낮은 수치를 목표로 합니다. 그 궤적은 고무적이지만 실험실 결과와 상업적 규모의 배포 사이의 격차는 여전히 상당합니다.
직접 공기 포집 작동 방식
아이슬란드의 Climeworks 및 캐나다의 Carbon Engineering(현재 Oxy의 일부)이 운영하는 것과 같은 기존의 직접 공기 포집 시설은 팬을 사용하여 CO2를 결합하는 화학 흡착제를 통해 공기를 밀어낸 다음 열을 가하여 저장 또는 활용을 위해 CO2를 방출합니다. 열 요구 사항은 주요 비용 동인이며, 이것이 바로 지열 또는 기타 저비용 에너지원과의 공동 배치가 중요한 이유입니다.
포집 과정을 추진하기 위해 열 대신 전기를 사용하는 전기화학적 접근법은 활발한 연구 분야입니다. 몇몇 학술 그룹은 실험실 환경에서 향상된 에너지 효율성을 보여주는 결과를 발표했지만, 이러한 프로세스를 상업적인 규모로 확장하면 실험실 결과에서 포착할 수 없는 엔지니어링 문제가 발생합니다.
비용 상황
미국 EPA는 탄소의 사회적 비용(배출된 CO2 1톤으로 인한 경제적 피해 추정치)을 톤당 약 185달러(2020년 기준)로 추정합니다. 현재 상업용 직접 공기 포집 비용은 이 수치보다 높지만 그 격차는 상당히 줄어들었습니다. 미국 인플레이션 감소법은 영구 지질 저장을 통한 직접 공기 포집에 대해 톤당 180달러의 세금 공제를 제공하며, 이는 미국 기반 프로젝트의 경제성을 크게 향상시켰습니다.
규모의 도전
세계는 연간 약 370억 톤의 CO2를 배출합니다. 현재 직접 공기 포집 용량은 연간 수천 톤으로 측정되는데, 이는 대략 6자리 규모의 격차입니다. 공격적인 비용 절감에도 불구하고 연간 배출량의 상당 부분을 제거하려면 수조 달러의 투자와 수십 년의 배치가 필요합니다. 이 기술은 기후 솔루션 포트폴리오의 필수 부분이지만 배출 감소를 대체할 수는 없습니다.
새로운 접근 방식
확립된 액체 용매 및 고체 흡착제 접근 방식 외에도 여러 가지 새로운 기술이 가능성을 보여줍니다. 풍화작용 강화(농경지에 분쇄된 규산염 암석을 퍼뜨려 자연적인 CO2 흡수를 가속화)는 비용이 저렴하지만 정확하게 측정하기가 어렵습니다. BECCS(탄소 포집 및 저장을 통한 바이오에너지)는 바이오매스 에너지 생성과 지질학적 CO2 저장을 결합하지만 토지를 위한 식량 생산과 경쟁합니다. 해양 알칼리도 향상(해수에 미네랄을 첨가하여 CO2 흡수 능력을 높이는 것)은 초기 연구 단계에 있지만 이론적으로는 엄청난 규모로 작동할 수 있습니다.
투자 및 정책 환경
미국 인플레이션 감소법의 직접 공기 포집에 대한 톤당 180달러의 세금 공제는 상당한 민간 투자를 촉진했습니다. Stripe, Shopify 및 Microsoft는 탄소 제거 크레딧을 구매하여 초기 상업 시설에 자금을 지원하는 데 도움이 되는 수요를 창출하기로 약속했습니다. 2024년에 채택된 EU의 탄소 제거 인증 프레임워크는 유럽의 탄소 제거 시장에 대한 규제 기반을 제공합니다. 호주의 안전 보호 메커니즘 개혁으로 고품질 탄소 배출권에 대한 수요가 창출되었지만 대부분의 호주 규정 준수 구매자에게는 직접 공기 포집 비용이 여전히 너무 높습니다.
톤당 100달러를 향한 길
미국 에너지부는 2030년까지 직접 공기 포집을 위해 톤당 100달러의 목표를 설정했습니다. 이는 DAC가 탄소의 사회적 비용에 대해 비용 경쟁력이 있고 규모에 따라 경제적으로 실행 가능하도록 만드는 목표입니다. 이 목표를 달성하려면 기술 개선, 제조 규모 및 저렴한 청정 에너지가 결합되어야 합니다.
가장 유망한 경로는 포집 프로세스에 필요한 저비용, 저탄소 열 및 전기를 제공하는 지열 또는 원자력 발전소와 DAC 시설을 공동 배치하는 것입니다. 아이슬란드의 Climeworks 시설은 풍부한 지열 에너지의 혜택을 누리고 있으며, 이는 다른 지역의 시설보다 저렴한 비용으로 운영할 수 있는 이유입니다. 풍부한 태양광 자원을 보유한 미국 남서부는 대규모 DAC 배치를 위한 또 다른 유망한 지역입니다.
탄소 활용과 저장
포집된 CO2를 모두 지하에 저장할 필요는 없습니다. 합성 연료, 콘크리트 및 화학 물질의 공급원료로서 CO2 시장이 성장하고 있습니다. 포집된 CO2와 녹색 수소를 결합하여 만든 합성 항공 연료는 가장 유망한 응용 분야 중 하나입니다. 항공사는 탈탄소화에 대한 압력을 점점 더 받고 있으며 포집된 CO2로 만든 지속 가능한 항공 연료는 장거리 항공을 위한 몇 안 되는 실행 가능한 경로 중 하나입니다.
포집된 CO2는 비용보다는 상업적 가치를 갖기 때문에 일부 응용 분야에서는 CO2 활용의 경제성이 지층 저장보다 더 유리합니다. 그러나 대부분의 활용 경로는 결국 CO2를 대기 중으로 다시 방출합니다. 지질학적 저장만이 영구적인 제거를 제공합니다. 기후 목적을 위해서는 영구 저장이 최적의 표준입니다.