지속 가능한 과학: BYU 교수들은 특수 박테리아를 사용하여 폐기물을 재생 가능 에너지로 전환합니다.

수년 동안 전국의 농업 시설에서는 혐기성 소화조를 활용하여 젖소 분뇨를 재생 가능 에너지로 전환해 왔습니다. 그러나 이러한 소화조의 효율성은 30~40%로 제한되어 있습니다. 이제 BYU 교수팀이 이끄는 획기적인 연구는 폐기물을 특수 박테리아로 전처리하여 이전보다 더 빠르고 효율적으로 프로세스를 혁신하고 있습니다.

BYU 교수들은 일반적으로 혐기성 소화조에서 발생하는 화학 추출을 향상시키기 위해 폐기물 전처리를 만들었습니다. 그들의 혁신적인 설계는 폐기물을 작고 사슬로 연결된 분자의 슬러지 수프로 변환한 다음 기존 소화기로 펌핑하여 사용 가능한 천연 가스를 생산합니다. 이 프로세스는 메탄가스 포집 효율을 80~85%로 크게 향상시켜 절반도 안 되는 시간 내에 변환을 완료합니다. 기존의 30~45일 대신에 까다로운 식물 폐기물을 포함한 전처리된 폐기물은 1~2일의 전처리와 일반 소화조에서 5~7일만 있으면 완전한 분해가 가능합니다.

이번 연구의 공동 저자이자 BYU 화학 및 생화학 교수인 Jaron Hansen은 "우리는 세상에 축복이 될 것으로 생각되는 기존 기술을 실질적으로 개선할 수 있었습니다."라고 말했습니다. “우리는 지구의 좋은 청지기가 되어야 하기 때문에 동기를 부여받았습니다.” 전처리 비법성분은? 지구상 가장 극한의 환경에서도 번성하는 박테리아와 고세균의 조합입니다. 초고열성 물질은 화씨 170~230도 범위의 온도에서 가장 잘 생존합니다. 온도가 너무 높으면 폐기물 전처리를 시작하는 초호열성 물질 중 하나가 러시아 온천에서만 발견될 수 있습니다. 이러한 미생물은 수천년 동안 존재해 왔지만 새롭게 폐기물처리제로 인식되고 있다.

이러한 폐기물 전처리 기술을 구현하는 것은 말처럼 간단하지 않습니다. 논문 공동 집필자인 BYU 식물 및 야생 동물 과학 교수 Zach Aanderud는 "몇 가지 박테리아를 섞어서 큰 탱크에 던지는 것만큼 쉬운 일은 아닙니다."라고 말했습니다. “우리는 화학, 유전학, 염기서열 분석을 많이 사용합니다. 우리가 볼 수 없는 작은 것들이 우리 삶과 환경에 어떻게 큰 영향을 미치는지 이해하는 것입니다.”

폐기물은 연못에 보관되거나 매립지에 버려지면 자연적으로 메탄을 생성하여 결국 온실가스 배출에 기여합니다. 이 기술은 메탄 폐기물을 포집하여 주택에 전력을 공급함으로써 이미 환경으로 배출되는 메탄을 재사용합니다. 이는 폐기물과 그에 수반되는 냄새를 현명하게 제거하는 완벽한 방법입니다.

Aanderud는 “앞으로 이것이 큰 이점이라고 생각합니다.”라고 말했습니다. “우리는 계속 증가하는 인구로 인해 발생하는 폐기물의 양을 줄이고 직접 사용할 수 있는 재생 가능한 방식으로 에너지를 생산하고 있습니다.”

Aanderud는 재생 가능 에너지가 세계가 화석 연료와 수압파쇄, 기타 온실가스 배출원에 덜 의존하도록 도울 수 있다고 말했습니다. 폐기물을 청소하면 독성 유출로 인한 수질 오염도 예방할 수 있습니다.

BYU의 특허받은 폐기물 전처리 공정은 이미 실제 적용에서 유망한 결과를 보여주고 있습니다. 인디애나와 위스콘신의 낙농장은 이미 일상적인 작업에서 전처리를 구현하여 작은 도시에 전력을 공급하기에 충분한 에너지를 생산하고 있습니다. Jacobs 및 Aqua Engineering과 같은 최고의 엔지니어링 회사는 특허받은 설계를 사용하여 도시 폐기물을 천연가스로 전환하고 지속 가능한 에너지 생산에 더욱 기여하고 있습니다.

추가적인 이점으로 새로운 사전 소화 기술에는 새롭거나 값비싼 인프라가 필요하지 않습니다. 과학자들은 기존 탱크를 사용하여 메탄을 포집하여 천연가스를 집으로 수송하는 파이프에 직접 유입시킬 수 있습니다.

BYU 교수인 Hansen과 Aanderud는 30명이 넘는 학부생과 3명의 대학원생의 도움을 받아 7년 넘게 이 프로젝트를 진행해 왔습니다. 그들의 연구 결과는 2021년에 출판되었으며 권위 있는 바이오연료 연구 저널(Biofuel Research Journal)의 표지에 실렸습니다. 그 이후로 그룹은 디자인을 개선하기 위해 노력해 왔습니다.