바이오가스 생산 증대시키는 미생물 4종 찾았다

바이오가스 생산 증대시키는 미생물 4종 찾았다

- 하수처리장 슬러지 분해 미생물로 에너지 자립화에 기여 기대 -

환경부 소속 국립생물자원관(관장 서민환)은 하수처리장의 잉여슬러지(하수처리 과정에서 발생하는 농축된 찌꺼기를 하수슬러지라 하며, 최초 침전지에서 생슬러지가 발생하고, 최종 단계에서 잉여슬러지가 발생 )를 분해해 슬러지를 감량하고, 바이오가스(메탄)의 생산을 증가시켜 하수처리장의 에너지 자립화에 기여할 수 있는 유용 미생물 4종{분리 배양한 미생물은 파라지오바실러스(Parageobacillus) 속 1종, 지오바실러스(Geobacillus) 속 1종, 우레이바실러스(Ureibacillus) 속 2종으로 확인}을 최근 분리·확보했다고 밝혔다.

사진설명: 세포벽(단백질) 분해효소 활성 시험 결과-미생물의 분해효소에 의해 클리어 존(clear zone)이 형성된 모습

잉여슬러지는 대부분이 수분을 내포하고 있는 미생물로 구성돼 있고, 미생물들은 세포벽으로 보호되고 있어 세포벽을 파괴하면 슬러지의 분해효율이 높아진다. 미생물로부터 용출된 유기물을 ‘혐기성 소화조{혐기성(산소 호흡을 하지 않는) 세균에 의해 고농도의 유기물을 분해하고 감량하기 위한 밀폐된 탱크}’ 내의 세균들을 이용하면 바이오가스 생산을 증가시킬 수 있다.

국립생물자원관 연구진은 이 같은 점에 착안해 2021년부터 관련 연구를 통해 65℃의 고온에서 성장하며 미생물의 세포벽 파괴에 활성이 있는 4종의 미생물들을 하수슬러지와 퇴비에서 찾아냈다.

사진설명: 복합 미생물에 의한 잉여슬러지 상태변화-고형물이 분해됨을 확인

이들 4종의 복합 미생물은 미생물을 처리하지 않았을 때보다 2시간째 약 45% 향상된 효율로 세포벽을 파괴하여 유기물을 용출시켰고, 6일째부터 약 26% 이상의 메탄생산 효율이 향상되는 효과가 있는 것으로 확인됐다.

연구진은 이번에 발견한 복합 미생물을 적용하면 기존 고온고압(140∼165℃, 6bar)의 잉여슬러지 전처리 공정 온도를 65℃*로 낮출 수 있을 뿐만 아니라 대기압(1bar) 조건에서 반응이 이루어져 에너지 소비를 대폭 줄일 수 있을 것으로 예상했다.

특히, 슬러지의 분해로 수분 제거가 쉬워져 최종 하수슬러지의 소각, 건조매립, 건조 연료화 등 처리에 필요한 에너지를 추가로 줄일 수 있어 탄소중립 이행에도 도움이 될 것으로 보인다.

이병희 국립생물자원관 유용자원분석과장은 “우리나라 생물자원을 이용해 환경문제에 선제적으로 대응하고, 탄소중립 정책에도 기여할 수 있는 생물자원 확보를 지속적으로 추진할 계획”이라고 밝혔다.