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바이오수소 제조 - 산업 폐수의 발효 공정

전문가 제언: ○ 수소제조 방법에는 1) 전통적 방법, 2) 대안적 방법 등이 있다. 전통적 수소제조 방법(예: 화석연료 개질법)에서는 대량의 CO2를 생성한다. 대안적 수소제조 방법에는 물 전기분해, 바이오-광분해, 생물학적 제조법 등이 있다. 생물학적 제조 방법에는 직접 바이오-광분해, 간접 바이오-광분해, 광 발효, 타가영양 암 발효 또는 하이브리드방법 등이 있으며 다음과 같은 주요 장점이 있다. 1) 온실가스 배출량이 더 적다, 2) 수소 방출 미생물의 물질대사 작용은 인간-배출 유기물을 다량 함유한 폐기물을 동시적으로 처리한다.

○ 산업폐수는 구성과 용적 모두 이질적이다. 산업부문에서는 여러 가지 오염물질이 혼합된 폐수를 생성한다. 이 폐수는 저 바이오 분해성 때문에 문제를 일으키는 경우가 많고 생물학적 처리가 어렵다. 산업폐수에 나타나는 복합체의 다양한 화학적 구조와 속성, 독성 위험 등으로 인해 전통적인 생물학적 공정이 저렴하기 때문에 보편적으로 사용되고 있지만 거의 효과가 없다. 폐수에 존재하는 독성이나 불량물질(refractory)을 분해할 수 있는 혁신적인 처리기술 개발이 필요하다.

○ 현재 사용되고 있는 바이오수소 제조의 주요공정은 다음과 같다. 1) 조류/시아노박테리아를 사용한 물의 바이오광분해, 2) 광합성 박테리아를 사용한 유기복합물의 광분해, 3) 혐기성 박테리아를 활용한 발효수소 방출, 4) 직접적으로 또는 순차적으로 발효와 광합성을 결합한 하이브리드 시스템.

○ 국내에서 2011년에는 하수슬러지를 기질로 사용하여 혐기성 발효에 의한 수소회수 기술 연구가 수행되었다. 2010년에는 암 발효와 광 발효 미생물의 복합 및 상분리 반응조를 이용한 유기폐기물의 수소생산 연구가 수행되었다. 2009년에는 바이오매스의 암 발효에 의한 수소생산 연구를 수행하였다. 국내에서 향후 연구방향으로 신종박테리아 품종 분리, 분자생물학과 유전공학의 활용, 다양한 바이오반응기 설계/최적화 연구, 비용-효율적인 기질 원료 탐색 등이 포함되어야 한다.

저자: Kothari R et al.
자료유형: 학술정보