3'00" 읽기
- 환경 엔지니어들은 우연히 발견한 3,775년 된 버지니아 주니퍼 나무줄기에서 영감 받아
- 대기에서 CO2를 제거하고 이를 수 세기 이상 땅에 저장하는 새로운 방법을 개발
- 주니퍼 줄기는 토양에서 거의 4,000년 전이나 그동안 저장된 탄소의 약 5%만 손실
- 지하 장치에 나무 가두어 놓으면 매년 지구 탄소 순환에서 최대 10기가톤 CO2 제거 가능

"나무 무덤"은 엄청난 양의 CO2를 저장할 수 있다
저렴한 탄소 저장 방법은 땅에 묻힌 나무줄기에 의존한다.

기후 보호 보조제로서의 목재:
엔지니어들은 대기에서 온실가스인 CO2를 제거하고 이를 수 세기 이상 땅에 저장하는 새로운 방법을 개발했다. 이를 위해 나무나 목재 잔여물을 바이오매스가 부패할 수 없는 밀폐된 지하 공간에 가두어 둔다. 초기 테스트에서 이 접근 방식은 효과적이고 비용 효율적이다. 하지만 이 "나무 무덤"은 실제로 얼마나 지속 가능할까? 

▲ 죽은 나무는 몇 년 안에 신선한 공기 속에서 썩고 저장된 CO2를 방출한다. 그러나 나무줄기를 묻어두면 나무는 장기간 보존된다.

지구 온난화를 제한하고 순 제로 배출을 달성하려면 단순히 온실가스 배출을 줄이는 것만으로는 충분하지 않다. 기후 변화는 너무 빠르게 진행되고 있다. 그래서 연구자들은 이미 대기 중에 방출된 온실가스를 제거하는 방법도 찾고 있다. 소위 탄소 포집 및 저장(CCS)의 일환으로 CO2는 공기 또는 배기가스에서 분리돼 기후에 무해한 형태(예: 암석, 오래된 가스 동굴 또는 가스 동굴이나 해저)로 저장된다.

반면에 숲은 중요한 천연 온실가스 흡수원으로 간주된다. 나무는 대기로부터 CO2를 흡수하여 광합성을 통해 변환하고 이를 바이오매스 형태로 저장한다. 따라서 재삼림화 및 재생 프로젝트는 기후 보호의 핵심 요소다. 그러나 나무가 타거나 죽고 썩으면 저장된 CO2가 다시 방출된다. 따라서 장기적으로 숲은 기후 보호에 거의 기여하지 않는다.

우연한 발견이 새로운 가능성을 열어줘

메릴랜드 대학의 Ning Zeng이 이끄는 팀은 이제 목재 바이오매스가 그 안에 결합된 CO2가 수백 년 이상 동안 지구 탄소 순환에서 제거된 상태로 유지되는 방식으로 보존될 수 있는지 조사했다. 환경 엔지니어들은 우연히 발견한 3,775년 된 버지니아 주니퍼 나무줄기에서 영감을 받았다. 그 나무는 몬트리올 근처의 점토 토양에 2m 깊이로 묻혀 있었기 때문에 놀라울 정도로 잘 보존돼 있었다.

발견 후 Zeng과 그의 동료들은 이 고대 나무줄기의 구조와 화학적 구성을 오늘날 같은 종의 나무 샘플과 비교했다. 그들은 또한 이 신선한 나무 조각을 점토로 덮인 방인 인공 "나무 금고"에 묻었다. 부패와 분해를 방지하기 위해 고안된 땅에.

▲ "나무 무덤"에 CO2를 저장하는 데는 전 세계의 나무나 임업에서 발생하거나 폭풍 피해 이후에 발생하는 목재 잔여물 중 극히 일부만이 필요할 것이다. 사진: pixabay

산소가 없으면 분해가 되지 않는다.

비교 결과, 오래된 주니퍼 줄기는 토양에서 거의 4,000년 전이나 그동안 저장된 탄소의 약 5%만 손실한 것으로 나타났다. 구조적으로 오늘날의 나무와 여전히 매우 유사하다. 연구진은 “분해가 관찰되지 않는 것은 아마도 무덤 현장의 조밀한 점토 토양의 투과성이 낮기 때문일 것”이라고 기술했다.

이는 나무를 분해하는 곤충과 곰팡이가 의존하는 산소와 줄기가 접촉하지 않는다는 것을 의미한다. 산소 없이 나무를 분해할 수 있는 일부 박테리아가 있지만 모든 구성 요소가 그럴 수 있는 것은 아니다. 또한 줄기가 두꺼울수록 이러한 박테리아에 접근하기가 어렵다. Zeng과 그의 동료들은 실험적인 "나무 무덤"에서 이러한 조건을 재현하고 컴퓨터 모델을 사용해 이 저장 방법의 잠재력을 계산했다.

CO2 저장에 대한 저렴한 대안?

결과:
나무를 묻어서 밀폐된 상태로 단열하는 것은 그만한 가치가 있다. 이러한 지하 장치에 나무를 가두어 놓으면 매년 지구 탄소 순환에서 최대 10기가톤의 CO2를 제거할 수 있다. 이를 위해서는 전 세계의 나무나 임업 또는 폭풍 피해 이후의 목재 잔여물 중 극히 일부만 필요하다고 팀이 판단한 바에 따르면 5% 미만이다.

과학자들에 따르면, 이 접근 방식의 비용은 CO2 1톤당 약 100달러에 불과하다. 이는 다른 탄소 저장 접근법보다 훨씬 적다. 예를 들어, 바다에 CO2를 저장하는 데 드는 비용은 CO2 1톤당 약 1,400달러다. "따라서 CO2 제거 방법의 범위 내에서 나무 매장은 비용과 효율성 사이에 좋은 균형을 제공한다"고 Zeng과 동료들은 썼다.

환경과 경제에 관한 결과는 불분명

결과는 이 방법이 자연림보다 훨씬 오랫동안 대기에서 CO2를 제거할 수 있음을 시사한다. 그러나 추가 테스트를 통해 이 기술이 실제로 얼마나 지속 가능하고 경제적인지 보여주어야 한다.

예일 대학 환경 과학자 Yuan Yao는 다음 논평에서 "순 배출과 생태계, 공급망 및 목재 저장고에 대한 영향을 정량화하고 이러한 영향이 위치 및 목재 공급원에 따라 어떻게 달라지는지 이해하려면 완전한 수명주기 평가가 필요하다"며 "이러한 발견은 전 세계적으로 바이오매스 매장 프로젝트를 개발하는 데 중요할 것이다”고 썼다.
(Science, 2024; doi: 10.1126/science.adm8133)
출처:American Association for the Advancement of Science (AAAS)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]