수질오염에 대처하기 위한 친환경적인 조류기반 처리

황원희 기자
eco@ecomedia.co.kr | 2021-09-17 17:52:42
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[이미디어= 황원희 기자] 담수에 대한 수요가 계속 증가하고 있지만 담수의 공급원은 급격히 감소하고 있다. 과학자들은 미래의 수요를 충족시키기 위한 재사용을 위해 폐수를 정화시키는 전략을 찾으려고 노력해 왔다. 현재 가장 일반적인 폐수 처리 기법은 미생물을 살균하거나 오염물질을 제거하기 위해 화학 물질이나 자외선을 사용하는 것 등이 있다. 

 

그러나 이러한 전통적인 기술에는 몇 가지 단점이 있다. 예를 들어 화학 물질이 우리의 건강에 미치는 독성의 영향이나 치료 시설을 가동하기 위한 높은 에너지 요구량을 요할 수 있다는 점이다. 지속 가능한 폐수 처리 시스템을 만들기 위한 초점은 친환경적이고 비용효율적인 기술로 점차 변모하고 있다.

 

연구 중인 기술 가운데 하나는 복잡한 분자를 분해할 수 있는 것으로 알려진 조류와 같은 수중 미생물을 사용하는 것이다. 최근, 인도 (조류 연구 및 바이오 에너지 연구소 외), 한국 (서울대 환경공학부), 러시아(러시아 과학아카데미 및 환경부 고온공동연구소, RUDN 대학) 등의 공동연구팀은 조류 생물환경정화 기반 폐수처리 기술을 개발했다. 그들의 연구는 "토탈환경과학지(Science of the Total Environment)"에 실렸다. 

 

녹조는 물에 존재하는 질소, 탄소, 인 또는 중금속을 영양분으로 사용해 빠르게 수역을 녹막으로 덮거나 적조를 일으킨다. 물속의 높은 녹조 부하는 다른 미생물들과 영양분과 햇빛 경쟁을 일으켜 물 속에 존재하는 박테리아의 수를 감소시킨다. 이는 폐수 정화제를 필요하게 만드는 특성들 중 일부이다. 더불어 이는 환경 친화적이고, 자생적이며, 폐수 처리제로서 비용 효율적이라는 사실이다.

 

연구팀은 개발한 기술의 근간을 다음과 같이 설명한다. "우리는 새로운 미세 조류 변종 슈도클로렐라 프링셰이미(Pseudochlorella pringsheimii)를 선택했다. 왜냐하면 그것은 높은 오염 물질 부하를 견딜 수 있고 광범위한 온도에서 자랄 수 있기 때문이다. 게다가, 스트레스 조건 하에서, 슈도클로렐라는 세포에 많은 양의 지질을 축적하는 것으로 알려져 바이오 연료 합성에 이 녹조 바이오매스를 사용할 가능성을 열어준다.

 

그들의 실험을 위해, 연구원들은 천연 연못에서 슈도클로렐라 프링셰이미 미세조류를 채취하여 다양한 중금속 오염물질과 항생제 내성 박테리아가 들어 있는 도시 폐수의 인공 탱크에서 재배했다. 14일간의 재배 후에, 그들은 이 탱크에서 세 가지 매개변수를 측정했다. 

 

이 시험적인 규모의 연구의 결과는 매우 고무적이었다. 슈도클로렐라 프링셰이미 재배는 중금속과 해로운 미생물을 제거함으로써 수질을 크게 향상시켰다. 연구진은 처치 후 화학적 산소요구량(COD), 알칼리성, 경도 등 수질오염 지표가 각각 83.2%, 66.7%, 69.6% 감소했다고 설명한다. 게다가, 해조류의 성장은 자연적으로 물 속의 전체 박테리아와 대장균을 거의 제거했다. 또한 방제 매체에서 자란 조류에 비해 폐수에서 자란 조류 바이오매스의 지질 함량이 현저하게 증가하는 것을 보았다. 이것은 이 해조류가 바이오 연료 합성을 위해 재활용될 수 있다는 것을 의미한다.

 

또한, 가공된 폐수에서는 미국산 민물고기인 서커가 생존하지 못했지만, 84%의 물고기가 생존했을 뿐만 아니라 10일 이상 생존했으며, 체중은 47% 증가했다.

 

따라서 이 새로운 기술은 친환경 폐수 처리 연구에서 괄목할 만한 성공을 거둠으로써, 저비용 어류 재배에도 이용될 것으로 보인다. 이는 향후 미세조류에 기초한 생물환경정화 기술이 보다 친환경적인 지속가능한 미래를 위한 길을 열어줄 것으로 희망하고 있다.


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