식종슬러지 종류에 따른 이산화탄소 이용 바이오메탄 생산 비교

Evaluation of different types of mixed microbial culture for biomethanation of CO₂

본 연구는 초기 식종슬러지 종류별 CO₂의 생물학적 바이오메탄 생산 적용 가능성을 비교를 위해 국내 혐기성 소화조로부터 획득한 식종미생물을 종류에 따라 Specific methanogenic activity (SMA) test를 수행한 결과이다. 36일간의 실험 결과 CH₄ yield는 2,434-2,051mL CH₄/g COD의 범위를 얻었고 생산된 가스 내 CH₄ 분압은 맥주공장과 음식물류 폐기물 식종슬러지에서 가장 높은 89.3-91.9% CH₄ 분포를 보인 반면 하수슬러지 식종슬러지로부터 가장 낮은 효율을 나타냈다. 반응조의 CH₄ production rate/CO₂ consumption rate 비교를 통해 CH₄전환 속도 및 CO₂소비율의 간접적 물질 수지 비교가 가능했으며 SMA test 실험 기간 중 반응조 내 아세트산의 농도의 검출이 확인되었다. 이는 식종슬러지 내부의 잔류 유기물들의 분해, 식종미생물의 사멸 및 이들의 분해, Homoacetogenic bacteria의 활성에 의해 반응조 내 Metabolic pathway가 부분적으로 Hydrogenotrophic methanogenesis 단계에서 Acetoclasctic methanogenesis로의 변환됨에 따른 결과로 사료된다.

The aims of this study were to compare the biomethanation of CO₂ through specific methanogenic activity(SMA) test which was inoculated with four different types of mixed microbial culture obtained from full-scale anaerobic digestion (AD) plants. The experimental results showed that CH₄ conversion was the highest in the samples inoculated by seed sludge taken from ADs of food waste and brewery; under this condition, the produced biomethane contains 89.3-91.9% of CH₄. Meanwhile, the lowest level was obtained in the sample from sewage sludge. The measured ratio of CH₄ production rate to CO₂ consumption rate in all reactors was higher than the theoretical value (1) in the middle of the period and soon dropped to 0.7-0.8. It might be due to changed metabolic pathways in the reactor by the degradation of residual organic matter and the increased activity of homoacetogenic bacteria.