소금 첨가를 통한 돈분 유래 온실가스 저감과 후속 바이오가스 생산 증대

Reduction of greenhouse gas emission from pig manure by adding salt and enhancement of subsequent biogas production

농장에서 배출된 돈분은 최종처리시설로 이송되기 전까지 주로 피트에서 1-3달저장되는데 이 기간 동안 다량의 온실가스가 배출되고 있고 주요 가스 형태는 메탄(CH4)으로 알려져 있다. 온실가스 배출량을 줄이기 위해 황산을 첨가하거나 저장온도를 낮추려는 시도를 하고 있지만, 2차 오염문제가 있거나 전력요구량이 높다는단점이 있다. 본 연구에서는 이를 극복하기 위해 가격이 저렴한 소금을 돈분에 첨가하여 미생물 활성저해를 통해 온실가스 배출량을 줄이고자 하였으며 저장한 돈분의 바이오가스 잠재량 측정도 함께 진행하였다. 첨가 소금 농도는 1-13 g Na+/L(2 g Na+/L 간격)으로 했고 대조군 및 소금을 첨가한 돈분을 30oC에서 40일 간 혼합과정 없이 저장했다. 발생한 바이오가스는 주 2 회 분석했고 실제 저장조건을 모사하기 위해 가스분석 후 반응기 내부를 공기로 치환했다. 대조군에서는 13.7 kg CO2 eq./ton PS의 메탄이 배출된 반면, Na+ 농도가증가할수록 메탄 배출량은 12.9-4.5 kg CO2 eq./ton PS까지 감소했으며 9 g Na+/L 조건에서 약 50%의 저감율을 보였다. 저장 후 대조군의 COD 농도는 66 g COD/L 으로 대조군(110 g COD/L) 대비 40% 감소했지만 소금을 첨가한 돈분의 COD 농도는 69-87 g COD/L으로 더 많은 양의 유기물이 보존되고 있음을 알 수 있었다. 저장한 돈분(1-9 g Na+/L)을 이용해 연속식 혐기성소화에 적용한 결과, 대조군에서는 4.5 L CH4/L PS의 메탄 잠재량을 보였으며 3-7 g Na+/L 첨가한 돈분에서는 이보다 8-13% 상승한 4.9-5.1 L CH4/L PS를 얻었다. 소금 첨가를 통해 얻은 온실가스 저감량과 바이오가스 추가 생산량을 이용하면 7 g Na+/L 조건에서 대조군 대비약 70% 온실가스(5.5 kg CO2 eq./ton PS)를 줄일 수 있는 것으로 나타났다.