오염된 물을 유용한 제품으로 전환

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(HNMO) - 남부 과학자들은 폐수와 오염된 물을 생분해성 플라스틱 비드와 물 여과 플라스틱 비드와 같은 유용한 제품으로 전환하는 공정을 연구하는 데 성공했습니다.

식품 가공에서 발생하는 폐수를 생분해성 바이오플라스틱 과립으로 전환하여 환경 친화적인 포장재를 만들 수 있습니다.

폐수로부터 바이오플라스틱을 생산하다

본 연구는 호찌민 시 과학기술부의 지원을 받아 사이공 대학교 환경에너지기술연구소 연구팀이 수행하는 과학 연구 프로젝트입니다. 이 도시 차원의 과학 과제는 "탄소가 풍부한 폐수에서 박테리아의 PHB 수지 합성 능력 연구"입니다.

이 과제의 내용은 탄화수소 영양소가 풍부한 폐수(특히 식품 가공 공장, 제지 공장, 맥주 공장 등의 생산 시설에서 발생하는 폐수에 존재)의 원천을 활용하여 PHB를 합성할 수 있는 미생물을 개발하고, PHB 합성 공정과 폐수 처리 공정을 결합하는 것을 목표로 합니다.

폐수 여과 후 얻은 생분해성 플라스틱 비즈.

"바실러스 푸밀루스 NMG5와 바실러스 메가테리움 BP5라는 두 가지 박테리아 균주에서 얻은 PHB 바이오플라스틱은 일상생활에 적합한 친환경 소재로 간주될 수 있습니다. 이 바이오플라스틱으로 만든 제품은 기존 플라스틱과 동일한 강도를 유지하면서도 환경에 따라 30~50일 이내에 완전히 분해될 수 있습니다."라고 프로젝트 책임자인 호 키 꽝 민 박사는 말했습니다.

구체적으로 연구팀은 호치민시 꾸찌구의 당면, 쌀국수, 쌀종이 생산 시설의 폐수처리 시스템 평형조에서 활성 슬러지와 폐수 샘플을 수집했고, 롱안성 득호아구의 메콩푸드, 바리아붕따우성 떤탄구의 사이공제지 공장, 빈푹성 민흥제지 공장 등에서도 활성 슬러지와 폐수 샘플을 수집했다. 그 결과 슬러지 샘플 9개와 폐수 샘플 9개를 얻었으며, 총 185종의 다양한 세균 균주가 검출됐다.

이 중 48시간 배양 후 PHB 합성 능력이 뛰어난 두 가지 세균 균주가 있습니다. 바실러스 푸밀루스 NMG5는 건조 중량의 42.28%에 도달했고, 바실러스 메가테리움 BP5는 건조 중량의 41.19%에 도달했습니다. 연구팀은 위 두 세균 균주를 합성하여 PHB 필름을 제작하고 습한 토양 환경에서 배양했습니다. 그 결과, 필름은 6주 후 완전히 분해되었습니다. 수중 환경에서는 4주 만에 완전히 분해되었습니다.

바이오플라스틱은 튼튼하고 내열성이 뛰어나 포장재로 적합하지만, 습한 토양 환경에서는 6주, 수중 환경에서는 4주 후에 분해될 수 있습니다.

이처럼 매우 긍정적인 결과를 바탕으로 호치민시 과학기술부 장관인 응우옌 비엣 중은 연구팀의 제안을 검토하여 PHB 시험 생산을 대규모로 시행하도록 지원하고, 이를 통해 박테리아 균주 식별과 생분해성 플라스틱 입자 합성 공정을 완료하여 산업적 규모로 환경 친화적인 포장재를 생산할 것이라고 밝혔습니다.

알루미늄 여과수에서 정수필터 수지로

메콩 삼각주 주민의 약 50%가 명반수를 식수로 여과해야 한다는 사실과, 이 지역의 총 400만 헥타르가 넘는 토지 중 100만 헥타르가 명반으로 오염된 토지라는 사실에 근거하여, 안장 대학(호치민시 국립대학) 연구팀은 명반으로 오염된 물을 활용하여 물 속의 인산염, 칼슘, 마그네슘을 동시에 처리할 수 있는 플라스틱 소재인 산화철 명반을 만드는 과학 연구 프로젝트를 시행했습니다.

현재의 공정에 따르면, 여과 후 배출되는 알루미늄 물은 배출되는 수원과 토양을 계속 오염시킬 수 있습니다.

연구팀 대표 응우옌 쭝 탄(Nguyen Trung Thanh) 부교수에 따르면, 메콩 삼각주 사람들은 오랫동안 명반수를 재, 석회, 이온교환수지 등 다양한 방법으로 처리하고, 그 후 폐기물을 처리하여 깨끗한 물을 유지해 왔습니다. 그러나 여과 후 발생하는 폐기물은 토양과 수원을 오염시킬 위험이 있습니다.

명반은 폐수 내 인산염을 제거하는 필터 소재로 합성될 수 있으며, 오염원을 피할 수 있습니다. 응웬 쭝 탄 씨는 "따라서 명반수를 여과하여 사람들의 삶에 도움을 주는 동시에 명반을 세척하여 토양과 수원의 오염을 제거하는 공정을 연구했습니다."라고 말했습니다.

2022년, 연구팀은 시중에서 쉽게 구할 수 있는 이온교환수지(225H)를 이용하여 여과 과정에서 명반수에 함유된 철분을 최대한 흡수하는 방법을 연구 및 적용하는 데 성공했습니다. 이 수지 비드는 일련의 처리 과정을 거쳐 새로운 물질인 수화 산화철 수지로 변환됩니다. 이 수지 비드를 정수 필터 소재로 사용하면 인산염, 칼슘, 마그네슘 등을 포함한 오염수 내 여러 성분을 동시에 제거할 수 있습니다.

명반수를 여과한 후 얻은 플라스틱 구슬.

다행히도 여과 후 수질 검사 결과는 모두 생활용수에 대한 지표수 품질에 관한 국가 기술 규정(QCVN 08-MT: 2015/BTNMT)을 충족했습니다.

그룹은 이러한 성과를 바탕으로 2023년 초부터 현재까지 여러 가구에서 테스트를 계속 진행하여 다양한 오염된 물의 상태를 자동으로 바꿀 수 있는 플라스틱 소재를 만드는 공정을 완성하고 있습니다. 오염 물질이 다른 각기 다른 물의 종류에 대해 별도의 필터 플라스틱 비드를 만들 필요가 없습니다.

또한 연구팀은 이 필터 소재의 비용을 가정에서의 대량 사용 규모에 맞게 낮추었고, 수경 식물의 영양소로 폐기물을 "흡수"하는 플라스틱 비드를 만드는 방법을 연구했으며, 플라스틱 비드(수화 산화철)를 재사용하기 위한 재생 공정을 완성했습니다.

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