소는 식품의 온실 가스 방출 문제에 있어 많은 비난을 받지만 식물성 식품 또한 사람들이 잘 모르는 온실 가스 발자국을 야기합니다. 물론 가축이 큰 요인인 것은 사실이지만 비료 생산과 같은 “숨겨진 측면” 또한 먹거리 체계에 준하는 137억 톤의 CO2를 유발합니다.
비료, 식물 보조제(질소, 인, 칼륨 등), 토양 관리 방식은 숨겨진 요인입니다. 질소, 인, 칼륨은 농업에 중요한 물질이지만 공급, 생산 및 공급망으로 인해 온실 가스가 방출됩니다.
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GHG의 주요 방출원인 암모니아
세계 인구의 지속적인 증가와 함께 2019 FAO 보고서에서는 비료 생산을 위한 질소 수요가 계속 증가할 것이라고 예측했습니다. 비료 생산을 위한 전통적인 암모니아 생산 방식(예: 하버 보슈법)은 암모니아 비료의 가용성을 촉진할 뿐만 아니라 상당한 이산화탄소 방출을 유발합니다. 그러나 이러한 질소 수요를 충족하기 위한 많은 방법은 현재 전통적인 암모니아 생산 방식에 집중되어 있으며 이에 따라 온실 가스도 계속 증가합니다.
보다 친환경적인 생산이 가능한 암모니아
보다 친환경적인 암모니아 생산을 위한 많은 연구가 진행되고 있습니다. 기본 원리는 수소 공급 원료를 지속 가능한 에너지를 사용한 전기 화학적인 방법으로 만드는 것입니다. 그러나 질소를 광화학 또는 전기 화학 방식으로 환원시키는 최신 화학 개념을 사용할 수도 있습니다. 그림 1은 질소를 직접 전기 화학 방식으로 환원시키는 원리를 보여줍니다. Hochman 등의 분석에 따르면 물 전기 분해 요법과 하버 보슈법을 사용하는 대안보다 직접 전기 촉매 방식이 비용 면에서 훨씬 더 저렴한 것으로 밝혀졌습니다.
친환경 암모니아 생성 독려
유럽연합 집행위원회는 경제적인 관점에서 수입 상품에 대해 이산화탄소 방출 관세 부과를 계획하고 있습니다. 이 관세 계획은 수입업자가 엄격한 기후 변화 정책을 준수해야 하는 EU 제조업체보다 유리한 위치에 서는 것을 방지하기 위한 EU의 해결책입니다. 관련 법규는 2023년 1월부터 2026년 말까지 3년에 걸쳐 단계적으로 적용됩니다.
천연 가스 가격의 불안정과 최근의 지정학적 환경은 유럽이 천연 가스 기반 암모니아 생산에 대한 혁신적인 대안을 모색하도록 하는 강한 동인입니다. 이러한 배경은 암모니아 생산을 위한 보다 경제적인 대규모 전기 분해 요법과 함께 친환경 암모니아 생산 방식의 경쟁력을 높여줄 것입니다.
천연 자원으로서의 인에 대한 의존
최근 몇 년 동안 “인(phosphorus) 위기”에 대한 연구가 이어졌으며 농업 생산 측면의 경제성, 오염, 비료 남용, 인 천연 자원에 대한 지정학적 통제가 모두 대표적인 문제점으로 밝혀졌습니다. 가능한 인암 채굴량과 그 "타당성"에 대한 문제는 여전히 존재합니다.
이는 식량 및 물 안보 문제로 이어지며 인구 증가와 함께 가속화될 것입니다. 인산으로 인한 물 오염 관리를 위한 비용은 결과적인 녹조 현상에 따른 독효과만큼이나 높습니다.
인 재활용 - 순환 경제 기회
폐수는 인산염의 주요 공급원이며 추출을 통해 회수해야 합니다. 폐수, 바이오 고형물, 하수 오물에 포함된 인을 재활용하기 위한 첫 단계는 약품 침전법, 미생물을 활용한 최신 생물학적 인 제거법에서 시작됩니다.
2001년 이래로 비료 양분 회수와 관련된 폐수 처리 방법에 대한 과학 문헌 발표가 전반적으로 증가했습니다(그림 1). 가장 인기 있는 연구 주제는 생물학적 처리 공정이었으며 물리적 방법과 화학적 방법이 그 뒤를 이었습니다. 양분 회수는 인 재활용을 위한 복잡한 전체 프로세스의 한 측면입니다.
조분석 침전은 폐수에서 인을 제거하는 방법으로 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 이 방법은 폐수 처리 설비의 성능을 향상시키지만 인 회수 가능성은 낮습니다.
그러나 폐수에서 인을 추출하는 것은 첫 단계일 뿐이며 특히 기존 비료를 대상으로 하는 경우 유용한 형태로 복구하는 것이 그 다음 과제입니다. 전통적인 비료 생산 방식은 회수된 물질을 제품에 다시 활용하는 데 제약이 뒤따랐습니다.
하수 오니, 하수 찌꺼기로 비료를 만드는 다양한 방법이 이미 개발되고 있습니다. 관련 공정은 일반적으로 인 함유 폐수에서 시작되며 중대한 화학 변화 과정을 거쳐 가치 체인에 포함될 수 있는 물질을 얻을 수 있습니다. 예를 들어 인 재활용 기술은 집중적인 건조 및 농축 단계를 포함하여 관리가 필요한 큰 에너지 요구 사항을 수반할 수 있습니다.
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