간접탄산화를 이용한 무해화된 폐석면 슬레이트의 이산화탄소 고정

석면 관련 제품들의 다량 폐기로 인해 석면 함유 물질(ACW : asbestos-containing waste)이 계속해서 발생하고 있으며, 매립지 부족 등의 이유로 석면 무해화 및 재활용 기술 개발이 요구되고 있다. 또한 온실가스로 인한 기후변화도 심각해 교토의정서에서는 6종의 온실가스(CO2, CH4, N2O, HFC, PFC, SF6)를 지정해 관리하고 있으며 전 세계의 다양한 국가에서 탄소배출권 거래를 증권거래소에 개설하여 CO2 거래가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 무해화된 폐석면 슬레이트를 이용해 CO2 가스를 고정하고, CaCO3(탄산칼슘) 생성을 통한 경제성확보를 위해 ACW의 분말을 간접 탄산화 방법으로 탄산칼슘을 생성 및 이산화탄소 고정하는 실험을 진행하였다. 석면 슬레이트는 사문석계 석면 10~20%와 시멘트 80~90%로 구성되어 있으며, 시멘트의 주 구성성분인Ca(OH)2는 물에 녹아 pH를 상승시킨다. Ca2+ 용출액의 제조를 위하여 무해화된 폐석면 슬레이트 분말 800g을 5L 증류수에 투입하면(160g/L) pH가 11로 증가하게 된다. pH가 8 ~9 이 상이면 CaCO3가 생성 되지 않으므로 HCl(35~38%) 700ml를 투입하여 pH를 7로 조절하였다. Ca2+(칼슘)이온 용출용액에 CO2 가스 50ml/min, Air 950ml/min(Air 중 CO2 농도는 0 .04% 이므로 고려하지 않음)으로 투입하였다. CaCO3가 생성되면 알칼리도가 감소하여 광물탄산화 반응이 더 이상 일어나지 않는다. CaCO3 생성량의 증가를 위하여 KOH(수산화칼륨)와 NaOH(수산화나트륨)를 각각 투입하여 pH를 12까지 상승시키는 방법을 3회 진행하였다, ICP를 통해 Ca2+ 이온농도를 분석한 결과 KOH(0.4N)가 19,196.14mg/L, 13,549.51mg/L, 8,141.15mg/L, NaOH(0.4N)는 18,588.55mg/L, 14,384.37mg/L, 10,246.85mg/L로 KOH의 Ca2+ 이온량이 더 가파르게 감소하였다. CaCO3 생성량은 KOH(0.4N) 투입 결과 총 49.3379g, 0.2371gCaCO3/1g(AWS) 측정되었고 NaOH(0.4N) 투입 결과 총49.3139g, 0.2202g/1g(AWS)으로 생성되었다, 슬레이트에 포함된 시멘트의 Mg2+ 이온 용출로 MgCO3 가 생성되는 양은 극소량으로 무시하였다. CO2 흡수량은 KOH 0.2163mol, NaOH 0.2162mol 흡수되었다. KOH와 NaOH의 비교결과 CaCO3 생성량과 CO2 흡수량은 KOH를 투입했을 경우 약간 높은 것으로 측정되었다.