제목 음식물쓰레기 탈리액을 이용한 메탄생성 가능성 연구

제목 음식물쓰레기 탈리액을 이용한 메탄생성 가능성 연구
항목 저널리뷰 등록일 2009-11-26
음식물쓰레기 탈리액을 이용한 메탄생성 가능성 연구
혐기성 소화 (anaerobic digestion)는 혐기성 미생물 군집에 의하여 메탄을 주성분으로 하는 바이오가스로 전환되는 일련의 대사과정으로, 발열량이 높은 에너지(메탄함량 약 70%)가 가스 형태로 발생하기 때문에 별도의 정제과정이 불필요한 장점을 가지고 있다. 특히, 한국과 같이 국토가 좁고 화석연료의 매장량이 제한된 자원 빈곤국에서는 유기성 폐자원을 이용한 바이오가스 생산이 환경 오염물 처리와 에너지 생산의 동시적 효과를 주어 보급이 확산되고 있다.

한국에서는 1996년부터 음식물쓰레기 재활용을 위한 목적으로 분리수거제도를 실시하여 왔다. 수거된 음식물쓰레기는 2005년을 기준으로 하루 12,977톤에 달하고 있으며, 이러한 음식물 쓰레기의 81%가 자원화를 위한 재활용 원료로 사용되고 있는 것으로 보고되고 있다. 현재 이것은 주로 사료와 퇴비화로 재활용되고 있고, 최근 공공처리 시설 중 바이오가스를 생산하는 연료화 시설이 설치되어 이용 도입단계에 있다. 이렇게 음식물쓰레기를 처리하거나 재활용하는 과정에서 발생되는 세척수와 음식물의 일부가 폐수로 발생하게 되고 이것을 음식물쓰레기 탈리액 (음폐수)이라고 한다.

본 연구에서는 음식물쓰레기의 매립처리를 통한 문제점의 대안으로, 음식물쓰레기 탈리액의 혐기성 소화처리를 통한 메탄가스 생성 적용성 평가에 대한 연구를 수행하였다. 적용성 평가는 실험실 규모로 진행되었으며, 음폐수를 기질로부터 메탄생성을 biochemical methane potential (BMP) test로 확인하였다. 음폐수를 이용하여 일반적인 standard conditions에서 BMP test를 진행한 결과, 혐기성 소화 10일과 28일 후에 각각 358 mL CH4/g VS와 478 mL CH4/g VS의 메탄생성 효율을 나타내었다. 또한, 바이오가스 내 메탄함량은 평균 70%로 높게 유지되었다. 음폐수의 원소분석 (element analysis) 결과, 음폐수는 C13.02H23.01O5.93N1로 구성되어 있음을 확인하였다.

온도 변화에 따른 메탄생성 효율은 중온의 조건인 35oC에서 403 mL CH4/g VS로 가장 높게 나타났으며, 25, 45, 55oC에서는 각각 370 mL CH4/g VS, 351 mL CH4/g VS, 275 m CH4L/g VS의 메탄생성 효율을 보였다. 이와 같이 35oC에서 가장 높은 메탄생성 효율을 보인 원인은, 식종 슬러지인 혐기 슬러지가 중온 조건 (35oC)에서 획득한 것으로 중온 조건에 적응이 된 미생물이 활성을 나타낸 것으로 사료된다.

한편, BMP test에 알칼리도의 첨가는 메탄생성 효율을 향상시키는 영향을 보여주었다. 국내에서 발생되는 음폐수는 일반적으로 고농도의 염분을 함유하고 있어, 메탄생성 미생물에게 독성을 유발한다는 보고가 있다. 따라서 본 연구에서 음폐수를 희석시켜 염분도 (salinity)를 2 g/L NaCl로 맞추어 실험한 결과, 561 mL CH4/g VS의 메탄생성 효율을 나타내었다. 결과적으로, 음폐수를 이용한 혐기성 소화과정에서 메탄생성 가능성을 확인하였으며, 알칼리도 첨가와 염분 제거를 통해 메탄생성 효율을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

<표 1> 본 연구에 이용된 음폐수의 성상

<그림 1> 음폐수를 이용한 BMP test 메탄생성 결과

<그림 2> 온도변화에 따른 BMP test 메탄생성 효율 비교

출처 : Waste Management 29 (2009), 876-882
저자 : Dae Hee Lee et al.
번역 : 송민경 (포항공과대학교 환경공학부)