할로이사이트 및 자철석 분말 투입을 통한 혐기성 소화 개선 효과 조사

Abstract

목적:할로이사이트 및 자철석 분말이 혐기성 소화 효율을 향상시킬 수 있는 가능성을 탐구하고, 이들의 효과를 비교하였다. 방법:할로이사이트와 자철석 분말을 각각 1g/L, 10g/L, 50g/L 농도로 투입한 반응조와 아무 분말도 투입하지 않은 대조군 반응조를 설정하여 총 4회의 연속 회분식 혐기성 소화 실험을 수행하였다. 각 배치에서 누적 메탄 생성량을 측정하고, Gompertz 모델링을 적용하여 파라미터 값을 산출하였으며, 대조군과 비교하였다. 또한, 16S rRNA amplicon 염기서열 분석을 통해 각 반응조의 미생물 군집을 분석하고, 두 분말의 농도 및 Gompertz 동역학 변수와 미생물 그룹 간의 상관관계를 평가하였다. 결과 및 토의:두 분말 모두 메탄 생성 속도를 개선하는 효과가 나타났다. 할로이사이트를 50g/L 투입한 경우, 모든 배치에서 메탄 생성 속도의 증가가 확인되었으며, 대조군과 비교했을 때 지연 기간(λ)은 최대 31.4%, 최대 메탄 생성 속도(Rm)는 17.6%까지 증가했다. 1g/L와 10g/L 농도로 투입했을 경우에는 50g/L에 비해 효과가 작았지만, 최소 두 번의 배치에서 지연 기간 단축과 Rm 증가 경향이 나타났다. 자철석 분말의 경우, 1차와 2차 배치에서는 1g/L 투입이 가장 효과적이었으나, 3차와 4차 배치에서는 10g/L 및 50g/L 농도에서 지연 기간(λ)이 최대 39.3% 단축되고, 최대 메탄 생성 속도(Rm)는 13.2%까지 증가하는 결과를 보였다. 미생물 군집 분석에서는 자철석 투입량이 증가함에 따라 DIET 메커니즘에 관여하는 Geobacter와 Methanosarcina의 우점화가 확인되었다. 결론:할로이사이트와 자철석 분말이 혐기성 소화 공정의 메탄 생성 속도를 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 확인하였다. 이러한 결과는 혐기성 소화 공정의 효율성을 높이기 위한 분말 제제의 활용 가능성을 제시하며, 향후 관련 연구를 위한 기초 데이터를 제공할 것이다.