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지속적인 에너지 생산을 위한 미생물 연료 전지에 쓰이는 기질

전문가 제언: ○ 식료품 폐수, 축산 폐수 등의 유기 폐수는 이제까지 주로 활성 오니법으로 처리하였는데 이 방법은 굉장히 많은 에너지를 필요로 한다. 미국에서는 전체 전기 소모량의 거의 2%에 달한다고 한다. 그러나 농공 생산품의 남은 오니를 2차 처리하여 전기 생산과 동시에 질산염, 황화물 등의 오염물질을 처리하는 데 쓸 수 있다. 오늘날 폐기물 관리에서 하수 처리와 동시에 에너지를 생산하는 재사용과 재생은 매우 중요하다.

○ 미생물의 대사 활동을 통하여 바이오매스를 전기로 변화시키는 생물 전기화학 체계의 한 형태인 미생물 연료 전지(MFC)에서 각종 폐수를 기질로 써서 전기를 만드는 동시에 폐수 처리를 하여 정화 시설의 운전비용을 절감할 수 있다. MFC는 양극과 음극 구획이 이온 선택 박막으로 분리된 2실 구조와 음극이 공기에 직접 노출된 1실 구조가 있다.

○ MFC의 연구에 주로 쓰이는 기질은 초산염이지만 이밖에도 포도당, 리그노셀룰로오스 바이오매스, 합성 폐수, 양조 폐수, 전분 처리 폐수, 매립 쓰레기 침출수, 셀룰로오스와 키틴 등의 생물 고분자 물질, 황화물 등의 무기질 및 생물 정제 공장의 폐수 등 아주 다양한 종류의 폐수들을 기질로 쓸 수 있다. 그러나 아직 생산되는 전기를 대규모 폐수 처리에 직접 쓸 수 있는 MFC는 개발되지 않고 있다.

○ 우리나라에서는 각종 산업체와 축산 폐수 및 생활하수로 배출되는 엄청난 양의 폐수를 처리하는 데 소비되는 에너지와 노력을 줄이고 부산물을 활용하기 위하여 매우 활발하게 연구가 진행되고 있다. 특허청의 자료에 따르더라도 미국, 일본 및 유럽에 결코 뒤지지 않을 만큼 많은 특허가 출원되고 있어서 연구 개발 및 지적 재산권 확보에 대한 노력이 상당하다.

○ 바이오매스와 같은 재생성 재료에서 에너지를 만드는 재료, 비용 및 기질에 대한 기술을 발전시켜 MFC를 상용화하여야 할 것이다. 그리고 기존에 연구된 것과는 다른 바이오매스를 적용하는 연구와 분리, 전환 및 처리 기술을 하나로 통합할 수 있는 기술 개발이 필요하다.

저자: Deepak Pant, Gilbert Van Bogaert, Ludo Diels, Karolien Vanbroekhoven
자료유형: 학술정보