[미국] 전자생산 미생물로 지속 가능 폐수처리 공정 개발

워싱턴주립대(WSU, Washington State University) 연구진이 전자를 생산하는 미생물을 사용해 지속 가능 한 폐수처리 시스템을 개발했다. 이러한 연구로 언젠가 미국 전체 전기 에너지 소비량에서 2%나 차지하는 폐수 처리의 에너지 의존도를 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다.

박사과정 연구원 압델만 모하메드(Abdelrhman Mohamed), 하룩 바이엔날(Haluk Beyenal), 폴 호엔슈(Paul Hohenschuh) 유전학 교수, 린다 보일랜드(Linda Voiland) 화학공학·생명공학과 교수 등으로 이뤄진 연구진은 『생명전기화학(Bioelectrochemistry) 저널』에 해당 연구를 게재했다.

폐수처리공정에서 폭기는 오염물을 제거하기 위해 꼭 필요한 절차로 펌프가 지속적으로 작동하면서, 공기를 물에 혼합해 박테리아가 유기물과 오염 물질을 산화할 수 있도록 산소를 공급한다. 그러나 연구팀은 연구 과정에서 외부 폭기의 대체물로 개발한, 미생물 연료 전지 시스템을 사용했다.

미생물 연료 전지는 건전지와 같이 미생물에 화학 에너지를 전기로 변환시키는 방식으로 작동했다. 하지만 많은 전력을 생산하지 않기 때문에, 배터리를 사용할 수 없는 곳에서 저전력 애플리케이션을 사용하는 방식만 가능했다.

폐수처리의 경우에 미생물 연료 전지는 폭기와 산소가 하는 역할을 대신 할 수 있었다. 즉 박테리아가 대사 작업의 결과로 생성하는 전자를 수용했으며, 산소 대신 사용하는 것 외에도 시스템이 소량의 전기를 생성했다. 이를 통해 지속적으로 폭기가 가능했다.

연구원들은 아이다호(Idaho)에 있는 모스크바 폐수 처리시설(wastewater treatment facility in Moscow)에서 시범 운용뿐만 아니라, 1년 간 한 번의 고장 없이 시스템을 실험 운영해냈다. 연구원들은 언젠가 이 시스템이 소규모 폐수 처리시설이나 매우 시골인 지역 폐수시스템에 사용될 수 있기를 바란다는 소감을 전했다.

[출처 = Water World(https://www.waterworld.com/wastewater/treatment/press-release/14189494/researchers-develop-electronproducing-microbes-for-wastewater-treatment) / 2020년 12월 22일]