https://pubs.rsc.org/en/journals/journalissues/gc#!issueid=gc027014&type=current&issnprint=1463-9262

저널커버디자인 / Green Chemistry 14 April 2025, Issue 14,

Green Chemistry에서 커버디자인으로 선정이 되었습니다.

에틸렌은 화학 산업의 중요한 기초 원료로, 전 세계 온실가스(GHG) 배출에 상당히 기여하고 있으며, 최근 탄소 중립화 이니셔티브와 일치하는 탈탄소화 접근 방식에 대한 관심을 불러일으켰습니다. 본 논문은 기존의 에탄 기반 에틸렌 플랜트와 세 가지 탈탄소화 접근 방식을 비교하는 종합적인 기술 경제 분석(TEA)과 생애 주기 분석(LCA)을 통해 GHG 배출을 비교합니다. 연구는 미국 평균을 기준으로 수행되었으며, WTG(Well-to-Gate) GHG 배출과 에틸렌의 수준화된 비용(LCOE)에 영향을 미치는 주요 요소를 파악하기 위한 민감도 분석이 포함되었습니다. 기존 플랜트는 톤당 869 kgCO2e의 GHG 배출과 톤당 $746의 LCOE를 보였습니다. 외부 천연가스를 그리드 또는 재생 가능한 전기로 대체하면 배출량은 각각 806과 717 kgCO2e per 톤 에틸렌으로 감소했습니다. 그리드 전력 또는 재생 가능 전력으로 전기 히팅 크래커를 사용하고, 공정에서 발생한 수소를 기존의 회색 수소 대신 사용하는 경우, 배출량은 각각 1031과 −163 kgCO2e per 톤 에틸렌이었습니다. CCS를 배출가스에 적용하면 각각 703과 514 kgCO2e per 톤 에틸렌의 배출량이 나왔습니다. 전기 크래커는 상류 전력의 kgCO2e가 380 이하일 경우 기존 플랜트보다 낮은 배출량을 보였으며, 60 kgCO2e per MW h의 전력을 사용하면 탄소 중립을 달성했습니다. LCOE와 관련하여, 그리드 전력원을 사용할 경우, 외부 천연가스를 사용하지 않고 전기 크래커와 CCS 적용 플랜트는 각각 톤당 $743, $833, $771의 비용을 보였습니다. 재생 가능 전기를 사용할 경우, 이들의 LCOE는 각각 $737, $746, $757였습니다. 전력 가격이 $41.1 per MW h 이하일 경우, 전기 크래커는 모든 경우에서 가장 낮은 LCOE 값을 기록했습니다. 수소 가격이 $0.5–3.0 per kg-H2일 때, 전기 크래커의 LCOE는 기존 개념에 비해 톤당 −$45(비용)~128(절감)의 범위로 나타났습니다.