클래스레이트 하이드레이트(clathrate hydrates)는 수소 결합으로 이루어진 얼음 같은 결정성 화합물로, 혼합물로부터 CO2를 선택적으로 포집하고 주요 부산물로 깨끗한 물을 생성하므로 탄소 포집 및 저장(carbon capture and sequestration)에 큰 잠재력을 지닌다. 그러나 하이드레이트에서의 CO2 가스 흡착 속도와 흡착량이 실용적 용도에 충분하지 않기 때문에, 적절한 첨가제를 이용해 하이드레이트 형성 동역학을 개선할 필요가 있다. 소수성 아미노산은 환경 친화적인 속도 촉진제로 제안되었으나, 보고된 각 논문에서의 성능은 크게 다르다. 그 이유는 하이드레이트 형성의 동역학이 반응기 종류와 형상, 교반 조건, 온도, 압력, 구동력(driving force), 그리고 아미노산 농도 등 시험 환경의 영향을 크게 받기 때문이다. 본 연구에서는 서로 다른 혼합 속도를 사용하여, 등적/등압(isochoric/isobaric) 및 교반/비교반(stirred/nonstirred) 조건에서 소수성 아미노산이 CO2 하이드레이트 형성을 가속하는 데 미치는 영향을 체계적으로 규명하였다. 그 결과, 국소 CO2 농도의 증가 및 클라트레이트-유사 구조적 물질 정렬(clathrate-like structural ordering)에 의해 약한 소수성 아미노산이 더 효과적임을 확인하였다. 한편 기-액체 계면에서 CO2 하이드레이트 필름이 형성되는 것은 종종 물질전달을 제한하는데, 1 wt % l-트립토판(l-tryptophan)을 첨가하면 계면 확산을 촉진하여 CO2 흡착량이 126배 증가하였다. 비교반 조건에서의 최대 CO2 흡착량은 60 mmol CO2/mol H2O였으며, 최적 l-트립토판 농도는 0.1–1.0 wt %로 도출되었다. 또한 비교반 조건에서 소수성 아미노산을 포함한 다공성 CO2 하이드레이트가 형성될 것이라는 가설을 세웠다: (1) 다공성 하이드레이트가 신속하게 형성되고 (2) 액체 물이 점진적으로 하이드레이트로 전환된다. 아미노산의 환경 친화성 및 과도한 거품을 생성하지 않는 특성은 탄소 포집 및 저장을 위해 하이드레이트를 활용하는 데 있어 매우 바람직하다.

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