온실가스의 주요 원인으로 화석연료가 지목되고 있어. 그중에서도 석탄은 대표적인 화석연료야. 그런데 석탄은 어떤 성분으로 이루어져 있길래 연료로 널리 쓰이는 걸까? 나, 일리가 다 알려줄게!

석탄은 흑갈색을 띠는 암석이에요. 선캄브리아대, 고생대, 중생대, 신생대 등의 지질시대에 서식했던 육상식물이나 수생식물이 오랜 시간 뜨거운 열과 강한 압력을 받으면 석탄이 만들어지지요. 태백석탄박물관에 따르면 전 세계 석탄의 3분의 1 이상이 약 5억 년 전에서 2억 년 전의 시기인 고생대에 만들어졌습니다.

석탄은 주로 탄소로 이뤄져 있어요. 석탄의 원료가 대부분 식물이기 때문이지요. 식물은 광합성을 통해 이산화탄소를 몸속에 저장합니다. 식물이 오랜 시간 땅속 깊이 묻혀 있으면 산소와 물 같은 성분은 빠져나가고, 탄소만 남아요.

석탄은 불에 잘 타는 가연성 물질이기 때문에 연료로도 많이 사용됩니다. 석탄 발전소에서 석탄을 태워 전기를 만드는 데 사용하고, 석탄가스를 통해 집이나 공장에서 에너지를 얻기도 하지요.

석탄은 쉽게 구할 수 있고, 한번 태우면 많은 열을 낼 수 있기 때문에 많이 쓰이지만, 큰 단점도 있어요. 바로 석탄을 태우는 과정에서 이산화탄소처럼 지구를 뜨겁게 하는 온실가스가 발생한다는 점이에요. 국제에너지기구는 ‘2023년 이산화탄소 배출량’ 보고서에서 2023년 전 세계 이산화탄소 배출량이 374억 t(톤)으로 집계됐다고 밝혔어요. 이는년보다 1.1% 늘어난 수치예요. 코로나19 이후 경제 활동이 빠르게 재개되면서 석탄은 세계 탄소 배출량 증가에 크게 기여했어요. 이처럼 석탄은 환경에 나쁜 영향을 줘 점점 석탄 대신 친환경 에너지원을 쓰도록 바뀌고 있답니다.

▲GIB

석탄의 한 종류인 갈탄.

미생물 연료전지는 미생물을 이용해 전기를 얻을 수 장치입니다. 미생물이 유기물을 분해하면 화학에너지가 발생하는데, 이 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 원리를 이용하지요. 유기물은 땅과 물 등에서 발견되는 탄소 기반의 화합물이에요.

미생물 연료전지는 주로 하수 처리장이나 농장, 축사 등에서 사용돼요. 미생물이 이들 장소에 있는 동물 배설물, 음식물 쓰레기 속 유기물을 산소가 없는 혐기성 조건에서 분해하면 수소 이온과 전자가 생성됩니다. 수소 이온은 양성자 교환막을 통해 음극으로 이동하고, 전자는 외부 회로를 통해 양극으로 이동해 전기의 흐름인 전류를 만들어요.

그 후 수소 이온은 산소가 있는 호기성 조건에서 산소와 반응해 물을 생성해요. 미생물 연료전지를 통해 만들어진 물은 전기가 지속적으로 발생할 수 있도록 돕는 역할을 합니다.

미생물 연료전지는 친환경 에너지라는 장점이 있습니다. 석유나 석탄 같은 화석연료로 에너지를 만들면 이산화탄소 등 온실가스가 나오기 때문에 환경이 오염되고, 지구가 뜨거워집니다. 하지만 미생물 연료전지의 경우 사용할 때 이산화탄소가 별로 나오지 않고, 만들어지는 물도 깨끗해서 친환경적이에요. 유기물을 분해할 때 이산화탄소가 나오지만 이것은 생물학적 과정에서 자연스럽게 발생되는 아주 적은 양이랍니다.

▲Kasparas Kizys et al.

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