‘화장실 대 수도꼭지(Toilet to tap)’ 시스템은 우리가 역효과를 극복하면 물 공급에 대한 부담을 줄일 수 있다. 하지만 우리의 음용수는 얼마나 깨끗할까? 프랑스의 미세 오염물질 전문가인 디디에 노이저렛(Didier Neuzeret) 뷰포인트 행동기술(ViewPoint Behavior Technology)의 CEO에게 알아본다.

2022년 여름, 영국의 많은 지역이 섭씨 40도(℃) 이상의 극심한 기온을 경험했다. 수개월간의 낮은 강우량과 함께, 강과 저수지는 수위가 낮아졌다.

영국의 환경청장인 제임스 베번(James Bevan) 경은 물보안에 대해 논의하면서 ‘하수처리에서 나오는 물을 재처리하는’ 달갑지 않은 해결책을 제시했다.

제임스 베번(James Bevan) 환경청장은 “완전히 안전하고 건강한 식수로 되돌리지만 많은 사람들이 좋아하는 것은 아니다”라고 말한다.

유동자산(Liquid assets)

중고 음료(second-hand drink)에 대한 생각은 구미가 당기지 않지만, 우리 지역의 물 공급은 자연적 또는 도시적인 물순환의 일부든, 사실 지속적으로 재활용된다. 처리에는 응집(flocculation), 미세 및 한외여과(micro and ultrafiltration), 그리고 소독(disinfection),  활성탄(carbon) 및 오존(ozone) 등이 사용된다.

미량 오염물질 전문가인 디디에 노이제렛(Didier Neuzeret)은 “효율성이 상황에 따라 크게 달라지기 때문에 어느 것이 최고인지 말하기는 어렵다”라면서 “실제로 물이 얼마나 자주 재활용되었는지, 또는 어떤 출처에서 오는지는 중요하지 않다. 중요한 것은 재활용 방법과 품질이다. 확실한 것은 물이 오염물질을 축적하고 희석하면 오염물질이 감소한다는 것이다”라고 강조한다.

그래서 자연적인 물순환의 일부로서, 하·폐수는 처리되고 지표수로 다시 회수되기 전에 강과 같은 수역으로 방출될 수 있고, 그 후에 다음 수도관을 통해 가정으로 보낼 수 있다.

그러나 이 선택지는 줄어들고 있다. “기후변화는 일부 지역, 특히 여름에 처리장에서 방출되는 물이 강의 흐름의 거의 대부분을 차지하여 폐수를 희석시키는 능력을 감소시킨다는 것을 의미한다”라고 노이제렛(Neuzerret)은 말한다.

하·폐수는 또한 직접적인 사용을 위해 처리될 수 있다. 노이제렛에 따르면, 수처리장에는 두 가지 유형이 있다. 첫째, 비음용수를 생산하기 위해 일반적으로 활성 슬러지를 사용하여 인산염과 질산염과 같은 매크로 오염물질을 제거한다.

“몇몇 미세 오 물질들은 멈추지만, 많은 것들이 통과되고, 자연환경으로 방출된다”라고 노이제렛은 덧붙였다.

예측 가능하게, 식수에 대한 처리는 더 엄격하며, 미세 오염물질을 대상으로 하는 몇 가지 과정이 있으며, 종종 잠재적인 박테리아와 바이러스를 제거하기 위한 염소처리를 포함한다. 그렇다면 수처리가 얼마나 효과적이었는지 어떻게 알 수 있을까?

수중 감시병(Aquatic sentinels)

노이제렛(Neuzerret)의 연구는 화장품, 용제(solvent) 및 세제(detergent)와 함께 산업에서 방출되는 중금속, 농업에 사용되는 살충제 및 사람들이 소비하는 의약품의 잔류물을 포함하여 광범위한 출처의 미세 오염물질에 초점을 맞추고 있다.

노이제렛은“미세 오염물질의 수가 10만 개를 훨씬 넘는다는 것은 널리 인정되고 있지만, 이 다양성은 우리가 평균적인 샘플에 대해 말할 수 없다는 것을 의미한다. 처리장마다 상황이 완전히 다를 수 있다”라고 설명한다.

노이제렛이 조정한 EU 자금을 지원하는 톡스메이트 프로젝트(ToxMate project)에서는 오염에 민감한 유기체가 수인성 센서로 사용되었다. 연구팀은 오염물질이 새우, 거머리, 수생달팽이 등 3종의 수생 무척추동물의 행동을 어떻게 변화시켰는지 연구해 실시간 수질 모니터링 프로토콜(Protocol)을 구축했다.

미래를 예측하다(Divining the future)

이와 같은 혁신은 우리의 물이 단순히 재사용되는 것이 아니라 완전히 재활용되는 것을 보장하는 데 도움이 될 것이다. 그러나 노이제렛은 증가하는 갈증에 대한 또 다른 잠재적인 해결책을 지적한다.

“우리는 수도꼭지에서 나오는 소량의 식수만 사용한다. 프랑스에서는 약 7%가 식수와 요리에 사용되며 나머지는 우리 자신, 옷, 설거지에 사용된다”라면서 “우리는 집에서 이 ‘하수(grey water)’를 체계적으로 수집하여 화장실 물 내리기, 옷 세탁 또는 정원 관개에 재사용할 수 있다”라고 노이제렛은 강조한다.

그렇다면 여러분의 물 한 잔은 전에 몇 번이나 마셨나요? 지구에서 사용할 수 있는 물의 대부분은 다양한 형태(가스, 액체, 고체)와 장소(강, 호수, 바다, 지하수)로 이미 수십억 년 동안 존재해 왔다.

따라서 식수는 수도꼭지에 도달하기 훨씬 전에 이미 다양한 형태의 재활용을 지속적으로 겪었을 것이다. 한 10년 전의 사고 실험은 평균적인 물분자의 원자들이 다양한 척추동물 종들로부터 한 번 농축된 소변이 될 수 있었던 횟수를 계산했는데, 그 해답은 ‘최소 10개’이다. 하지만 어쩌면 우리는 와인을 고수할지도 모른다.

디디에 노이제렛(Didier Neuzeret)의 연구에 대한 자세한 내용을 보려면 「실시간 물독성 모니터링(Monitoring water toxicity in real time)」을 참조.

[원문보기]

How much of the water we drink is recycled?

‘Toilet-to tap’ systems can cut strain on water supplies, if we overcome the yuck factor. But how clean is our potable water anyway? We wade in with micropollutants expert Didier Neuzeret.

In summer 2022, much of the United Kingdom experienced extreme temperatures above 40 °C. Coupled with months of low rainfall, rivers and reservoirs were left unusually low.

Discussing water security, the head of the Environment Agency, Sir James Bevan, raised an unpalatable solution, to “reprocess the water that results from sewage treat

ment and turn it back into drinking water - perfectly safe and healthy, but not something many people fancy.”

Liquid assets

While the thought of a second-hand drink is unappetising, our neighbourhood water supply is in fact recycled constantly, whether as part of the natural or urban water cycles. Treatments include flocculation, micro- 

and ultrafiltration, disinfection, and the use of activated carbon and ozone.

“It’s difficult to say which is best, as their efficiency is highly situation-dependent,” notes Neuzeret. “It actually doesn’t matter how often water has been recycled, or from what source, what matters is how it is recycled, and to what quality.”What is certain, he says, is that water accumulates pollutants, and dilution reduces them.

So as part of the natural water cycle, wastewater can be treated and released into a body of water, such as a river, before being recaptured as surface water, retreated, then piped into homes.

But this option is diminishing.“Climate change means that in some areas, especially in summer, water released from treatment plants accounts for almost all of a river’s flow, reducing its ability to dilute wastewater,” says Neuzeret.

Wastewater can also be treated for direct use. According to Neuzeret, there are two types of water treatment plants. The first, to produce non-drinking water, typically uses activated sludge to remove macropollutants such as phosphates and nitrates. “Some micropollutants are stopped, but a lot get through, and are released into the natural environment,” adds Neuzeret.

Predictably, treatment for drinking water is more rigorous, with several processes targeting micropollutants, and often involving chlorination to remove potential bacteria and viruses. So how do we know how effective water treatments have been?

Aquatic sentinels

Neuzeret’s research is focused on micropollutants from a wide range of sources, including heavy metals released by industry, pesticides used in agriculture and residues of the medicines consumed by people, alongside our cosmetics, solvents and detergents.

“While it is widely acknowledged that the number of micropollutant compounds is well above 100 000, this variety means that we can’t talk about average samples. Situations can be completely different from one treatment plant to another,” explains Neuzeret.

In the EU-funded ToxMate project, coordinated by Neuzeret, pollution-sensitive organisms were used as waterborne sensors. The team established a protocol for real-time water quality monitoring by studying how pollutants changed the behaviour of three species of aquatic invertebrates - shrimp, leeches and aquatic snails.

Divining the future

Innovations like these will help us ensure our water is not simply reused, but fully recycled. However Neuzeret points at another potential solution to our growing thirst.

 “We only use small amounts of potable water from our taps, around 7 % in France for drinking and cooking, the rest is used for washing ourselves, our clothes and our dishes. We could be systematically collecting this ‘grey water’ at home to reuse it for toilet flushing, clothes washing or garden irrigation.”

So how many times has your glass of water been drunk before? The majority of Earth’s available water has already existed for a few billion years, albeit in a variety of forms (gas, liquid, solid) and locations (rivers, lakes, oceans, groundwater).

So it follows that drinking water will already have continually undergone various forms of recycling, long before it reaches our taps.One decade-old thought experiment calculated how many times the atoms in an average water molecule could have once been concentrated urine from a variety of vertebrate species, coming up with the answer of: at least 10.Bottoms up. But perhaps we’ll stick to wine.

[출처=크르디스(Community Research and Development Information Service ; CORDIS, 커뮤니티 연구 및 개발 정보 서비스)(https://cordis.europa.eu/article/id/442892-how-much-of-the-water-we-drink-is-recycled) / 2023년 2월 14일]

[보고서 출처=실시간 물독성 모니터링(Monitoring water toxicity in real time)(https://cordis.europa.eu/article/id/442500-monitoring-water-toxicity-in-real-time)]