앞선 글에서 폐촉매를 정유공장에서 제 역할을 다하고 나온 사용 후 촉매라고 설명했습니다. 그런데 다 쓴 촉매를 왜 돈을 주고 가져갈까요?
답은 검거나 회색빛을 띠는 작은 알갱이 안에 있습니다. 폐촉매에는 종류와 사용 이력에 따라 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 코발트(Co) 같은 금속이 남아 있을 수 있습니다.
폐촉매의 금속은 처음 촉매를 만들 때 넣은 활성 성분일 수도 있고, 원료를 처리하는 동안 촉매에 축적된 성분일 수도 있습니다. 모든 폐촉매의 조성이 같은 것은 아닙니다.
처음부터 금속이 들어 있던 촉매
정유공장의 촉매는 해야 할 반응에 맞춰 설계됩니다. 수첨처리·수소정제 공정에서는 니켈-몰리브덴(Ni-Mo) 또는 코발트-몰리브덴(Co-Mo) 계열 촉매가 대표적으로 사용됩니다. 미국 EPA 자료도 이런 공정에 코발트 또는 니켈과 몰리브덴 계열 촉매가 일반적으로 쓰인다고 설명합니다.
이 금속들이 불순물을 단순히 빨아들이는 것은 아닙니다. 원료 속 황·질소 등 줄여야 할 성분을 처리하는 화학반응이 잘 일어나도록 돕습니다.
니켈 — 촉매 수명이 끝나도 남는 금속
니켈은 스테인리스와 일부 배터리에 쓰이지만 정유공장에서는 Ni-Mo 계열 촉매로도 만납니다. 촉매가 오랜 사용으로 활성을 잃어도 그 안의 니켈이 갑자기 없어지는 것은 아닙니다. 함량과 회수 조건이 맞으면 폐촉매에서 다시 회수할 이유가 생깁니다.
몰리브덴 — 폐촉매 가치에서 자주 만나는 금속
몰리브덴은 니켈이나 코발트와 함께 정유 촉매에 사용될 수 있습니다. 밖에서는 고온과 부식에 견디는 특수강과 플랜트 부품의 성능을 높이는 데 쓰입니다. 정유공장 안에서는 촉매 성분이고, 회수된 뒤에는 다시 합금과 화학제품의 원료가 될 수 있습니다.
바나듐 — 원유에서 촉매로 축적될 수 있다
바나듐은 조금 다릅니다. 일부 원유와 중질유에는 니켈·바나듐 같은 금속 성분이 원래 포함돼 있을 수 있습니다. 원료를 처리하는 동안 이런 성분이 촉매에 축적되므로, 사용 후 촉매는 새 촉매와 다른 조성을 가질 수 있습니다.
USGS의 니켈 산업 자료에는 Ni-Mo와 Co-Mo 수첨처리 촉매가 원유 유래 니켈·바나듐에 오염되고, 사용 후 몰리브덴과 바나듐 등을 회수한 사례가 소개돼 있습니다.
코발트 — 배터리뿐 아니라 정유촉매에도 있다
코발트는 일부 배터리와 초내열합금으로 잘 알려졌지만 Co-Mo 계열 정유촉매에도 사용됩니다. 따라서 사용한 촉매의 종류에 따라 코발트 역시 분석과 회수 검토 대상이 될 수 있습니다.
금속별로 출발점과 역할이 다르다
| 금속 | 폐촉매에서 만나는 대표적인 이유 | 회수 후 연결되는 용도 |
|---|---|---|
| Ni | 일부 촉매의 활성 성분 또는 원료 유래 축적 | 스테인리스·합금·배터리 소재 등 |
| Mo | Ni-Mo·Co-Mo 계열 촉매의 구성성분 | 특수강·합금·화학제품 등 |
| V | 일부 원유·중질유에서 유래해 촉매에 축적 | 철강 합금·화학제품 등 |
| Co | Co-Mo 계열 촉매의 구성성분 | 합금·배터리·촉매 소재 등 |
이 표는 원리를 설명하기 위한 대표 사례입니다. 실제 조성과 회수 대상은 촉매 종류, 공정, 원료, 사용기간과 분석 결과에 따라 달라집니다.
함량만 알면 가격을 계산할 수 있을까?
폐촉매에는 금속만 있는 것이 아닙니다. 촉매를 지탱하는 알루미나 같은 지지체, 사용 중 축적된 탄소·황·오일과 수분, 다른 불순물도 있을 수 있습니다. 무엇보다 금속이 들어 있다는 것과 그 금속을 100% 회수할 수 있다는 것은 다릅니다.
따라서 ‘금속 함량 × 국제 금속가격’이 곧 폐촉매 매입가격이 되지 않습니다. 대표 샘플의 분석, 회수율, 전처리·정련 비용, 수분, 운송비, 환경관리와 계약상 지급률을 함께 검토해야 합니다.
분석표는 자원가치의 출발점
폐촉매 샘플을 분석하면 목적에 따라 Ni, Mo, V, Co, 수분과 기타 성분이 표시됩니다. 거래 당사자는 전체 물량을 대표하는 샘플인지, 어떤 분석법과 기준을 썼는지 확인해야 합니다.
실제 비공개 분석표를 공개하지 않아도 핵심은 분명합니다. 어떤 금속이 얼마나 들어 있는지 확인해야 회수 가능한 양과 처리비용을 추정하고 견적을 만들 수 있습니다.
폐기물과 자원을 함께 봐야 한다
폐촉매는 사용을 마친 순간 적절하게 보관·운송·처리해야 하는 산업폐기물입니다. 동시에 분석 결과와 기술·경제적 조건이 맞으면 니켈·몰리브덴·바나듐·코발트를 되찾는 2차 자원이 됩니다.
무조건 귀한 자원이라고 말하는 것도, 단순한 쓰레기라고 보는 것도 정확하지 않습니다. 폐기물로서의 관리 책임과 자원으로서의 회수 가능성을 함께 보는 곳에 폐촉매 산업이 있습니다.
폐촉매에는 니켈·몰리브덴·바나듐·코발트가 남아 있을 수 있어, 적절한 분석과 처리를 거치면 금속 회수의 원료가 되는 2차 자원입니다.