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음식물 쓰레기로 발효성 수소를 생산하는 종합-바이오 공정의 기술 경제성 분석

전문가 제언: ○ 음식물 쓰레기는 대기 중에서 부패하면 유독가스를 발생하여 위생문제까지 유발하는 심각한 공해물질이다. 현재 가장 많이 쓰는 방법으로 매립하더라도 침출수를 발생시키고 소각하면 악취가 발생하여 토양, 대기 또는 수질을 오염한다. 따라서 이 공해물질을 혐기성 소화 처리하여 바이오연료를 얻는다면 일석이조의 매우 촉망되는 폐기물 활용이 된다.

○ 본문의 저자들은 음식물 쓰레기에서 암 발효를 통해 수소 생산 통합 바이오공정을 성공적으로 개발하였다고 주장한다. 먼저 미생물 발효로 음식물 쓰레기에서 녹말과 단백질 분해효소를 만든다. 이것으로 음식물 쓰레기를 가수분해 하고 그 생성물을 암 발효로 수소를 생산하는 공정이다. 이때 살균한 후 수소발생균주를 접종한 하수 슬러지를 투입한다.

○ 본문은 이 공정을 중국 항주에 3톤/일의 용량으로 건립하였을 때 기술-경제적 타당성을 분석하고 경제성이 있다고 판정하였다. 5년이면 투자를 회수할 수 있고 투자 수익률이 26.75%이나 된다는 주장이다.

○ 여기서 암 발효에 대한 약간의 기술적 설명이 필요하다. 암 발효는 혐기성 소화와 비슷한 원리이나 CH4 형성을 위해 H2를 소비하는 메탄-생선균을 억제해야 한다. 이 메탄 억제 방법에는 (1) 열처리로 수소-생성균만 선정, (2) 메탄-생성균 범위(6.3 이하 또는 7.8 이상) 외로 pH 변경, (3) 아세틸렌 또는 클로로포름 같은 화학약품 첨가 등이 있다. 발효 전 암모니아의 농도가 수소 생산 미생물의 발효를 억제하기도 함으로 발효 전 암모니아 농도 감소를 위해 음식물 쓰레기의 전-처리가 필요하다. (Bioresource Technology, 99, 2008, pp.7941~7953)

○ 우리나라의 음식물 쓰레기에서 수소 생산 연구는 이미 1990년대 에너지 기술 연구원의 김미선 박사 팀이 수행한바 있다. 이 팀이 사용한 기술의 특징은 이 기질인 음식물 쓰레기를 초고압 상태에서 발효시키는 것이었다.

저자: Han, W., Fang, J., Liu, Z., Tang, J.
자료유형: 니즈학술정보