기후변화 위기가 급속히 확산되면서, 이산화탄소 뿐만 아니라 메탄이 지구온난화에 미치는 영향에 대해 관심이 높아지고 있다. 인류가 배출하고 있는 여러 메탄 배출원 중에서 부피농도 1% 이하의 희박메탄 배출을 억제할 수 있는, 고에너지 효율의 메탄산화반응 기술에 대한 필요성이 높아지고 있는데, 여러 가용한 기술적 방안들 중 오존 산화제를 이용한 제올라이트 촉매 기반 산화반응 기술이 주목받고 있다. 본 저자들의 이전 발표논문에서는 코발트 이온교환 BEA 촉매 (Co-BEA)를 이용한 오존산화 반응을 통해 섭씨 200도 이하의 저온에서 수분이 포함되지 않은 500 ppm의 희박메탄을 효과적으로 산화시킬 수 있음을 밝힌 바 있다. 본 연구에서는, 희박메탄 산화를 위한 Co-BEA 기반 오존산화반응 시스템의 성능에 수분이 미치는 영향을 포괄적으로 살펴보았다. 반응시스템의 메탄전환율, 이산화탄소 선택도, 오존활용 효율에 대한 수분의 영향은 크지 않았으며, 수분에 의한 약간 저하된 촉매성능은 간단한 진공건조를 통해 손쉽게 회복되었다. 또한 이 반응시스템은 수분이 포함된 반응조건에서 18시간 이상 안정한 성능을 유지함을 확인하였다.

In response to the threats of global warming and climate change, the development of highly energy-efficient lean methane oxidation processes has become crucial. One promising technology is ozone-induced lean methane oxidation (O3-LMO), which utilizes ozone as an oxidant and a transition metal-loaded zeolite as a catalyst. Our previous study demonstrated that the O3-LMO system, employing a cobalt-exchanged BEA (Co-BEA) catalyst, effectively abates lean methane at low temperatures below 200°C under dry conditions. In this study, we investigated the effect of water vapors on the performance of Co-BEA-based O3-LMO system. The results indicated that CH4 conversion, CO2 selectivity, and O3 utilization efficiency of the system were not significantly affected by water vapors. Additionally, any temporary suppression of activity could be easily reversed through simple vacuum drying of the catalyst. The system maintained robust activity for over 18 hours during prolonged testing under wet conditions.

Methane abatement Lean methane oxidation Ozone Co-BEA catalyst Wet activity