국내･외 간접탄산화 연구는 기술의 경제성 확보를 위해 용제 재사용 방안에 초점을 맞추고 있으며, 효과적으로 재사용이 가능한 새로운 용제에 대한 연구를 필요로 하고 있다. 이에 본 연구에서는 킬레이트제인 trisodium citrate, malonic acid disodium salt, adipic acid disodium salt를 이용하여 알칼리 산업부산물인 제지슬러지 소각재(PSA)와 시멘트 킬른 더스트(CKD)로부터 칼슘을 용출하는 실험을 수행하였으며, 탄산화를 통해 고순도 탄산칼슘을 생성하고 용제를 재사용하는 방법을 알아보았다. 각 용제 별로 PSA와 CKD로부터 칼슘을 용출하고 탄산화하는 과정을 3회 반복하였고, 용제 재사용을 위한 칼슘용출 및 탄산화반응의 적정조건을 도출하였다. 실험결과, 모든 용제에 대해 칼슘용출효율은 CKD가 PSA보다 더 높았으나, 탄산화효율은 두 가지 산업부산물의 차이가 거의 없었다. 또한 3회의 용제 재사용 실험이 진행되는 동안 칼슘용출효율, 탄산화효율, 탄산칼슘 생성량 및 순도가 일정하게 유지되는 것을 확인하였다. 고액비 1:50 조건에서 PSA와 CKD로부터 칼슘을 용출하는 용제의 최적농도는 0.1~0.3 M이었으며, 탄산화효율은 70~90 %이었다. 용제를 3회 반복 사용하여 얻은 평균 이산화탄소 저장량은 용제별로 차이가 있었고, trisodium citrate, malonic acid disodium salt, adipic acid disodium salt 용제에 대해 각각 199, 125, 102 kg-CO2/ton-waste이었다. 탄산칼슘 생성량은 세 가지 용제에 대해 각각 452, 284, 232 kg-CaCO3/ton-waste이었다. 수득한 탄산칼슘은 XRD 분석을 통해 calcite임을 확인하였으며, 탄산칼슘의 순도는 최대 99.6 %이었다.

Carbon dioxide has steadily increased in atmosphere since the industrial revolution, and it is the main cause of the global warming. In this study, carbon dioxide is stored in the form of insoluble calcium carbonate through indirect carbonation using paper sludge ash (PSA) as a raw material and acids (acetic acid and hydrochloric acid) as solvents. Acid is very efficient to extract calcium from PSA, which is as high as 55%. However, since the pH of calcium extractant obtained using acid is as low as 6 and carbon dioxide is not present in the form of CO32- at the low pH, carbonation reaction does not occur to form calcium carbonate. Sodium hydroxide, therefore, is added into the calcium extractant to increase pH up to 13. The amount of sodium hydroxide is calculated based on the equivalent of calcium in the extractant. Then, carbon dioxide is injected into the calcium extractant for 30 minutes at a flow rate of 0.05 L/min. The calcium extractant is prepared in advance using 40 g of PSA and 1L of 0.7 M acid, and 35mL of 50% sodium hydroxide is added into the extractant to adjust pH. During carbonation, liquid samples are taken at designated intervals to measure pH and calcium concentration. After the carbonation is completed, white solids are collected to dry at 105℃ for 12 hours, which weigh 30.0 g and 33.1 g from the extractants using acetic acid and hydrochloric acid, respectively. The white solids are found to be highly pure calcite by XRD analysis. Based on the solid mass, the amounts of carbon dioxide sequestrated in PSA are calculated to be 330.4 kg CO2/ton PSA and 363.7 kg CO2/ton PSA using acetic acid and hydrochloric acid as solvents, respectively.