일반기술

혐기성 발효를 이용한 해조류로부터 바이오가스 생산

식량과 경쟁하지 않고 바이오에너지를 생산하기 위한 새로운 바이오매스원(Biomass Source)으로 해조류(macro-algae)가 수면위로 떠오르고 있다. 그러나 바이오에너지 자원으로서의 해조류의 이용은 아직 전 세계적으로 미미한 실정이다. 하지만 현재 미국, 노르웨이, 유럽(독일), 일본, 동남아시아, 멕시코, 칠레 등에서는 지리적 이점을 활용하여 해조류 대량배양을 통한 바이오에너지 생산에 주력하고 있다.또한 해조류는 광합성을 통해서 대기중의 이산화탄소를 흡수 및 고정하는 큰 장점을 가지고 있다. 열대우림이나 온대낙엽수가 흡수 및 고정하는 년간 이산화탄소의 양보다 해조류가 2-4배정도 우수하다. 특히 다시마(Laminaria japonica)는 더욱더 월등하다. 현재 우리 지구는 지구온난화로 인한 기상이변과 같은 지구환경변화가 곳곳에서 발생하고 있다.이에 대한 심각성을 인식하고 있을 뿐만 아니라 실제로 체감하고 있음에도 불구하고 적극적으로 해결방안을 모색하지 않고 있다. 참으로 안타까운 일이라고 할 수 있다. 최근 일본에서는 세계 최초로 화력발전소에서 배출되는 이산화탄소를 분리회수해 지하에 매립하기 위한 사업을 2011년도를 목표로 실용화해 석탄화력발전소에서 나오는 이산화탄소를 후쿠시마(福島)현 근해에 천연가스전 터에 매장 처리토록 한다는 계획을 발표했다. 일본 지구환경산업기술연구기구(RITE)에 따르면 일본의 지중과 해저를 모두 활용하면 이론적으로는 최대 약 1천500억톤의 저장이 가능하다는 것이다. 이는 일본의 온실가스 배출량의 100년분에 해당한다. 그러나 현재의 기술로는 이산화탄소를 회수하는데 t당 4천200엔의 비용이 소요되기 때문에 이를 절반으로 낮추지 않는 한 채산성이 없다는 게 문제점으로 지적되고 있다. 또한 이산화탄소가 지중에 계속 밀봉돼 있을 것인지, 지중의 이산화탄소가 환경에 어떤 영향을 미치게 되는지에 대한 검증도 필요하다는 것이다. 하지만 지구온난화를 해결하기 위한 새로운 시도를 먼저 앞장서고 있는 일본의 이러한 예는 충분히 귀감이 될 만하다. 현재 혐기성 배양을 통한 해조류로부터의 바이오가스(수소, 메탄)생산 연구를 하고 있는 저희는 회분식(Batch) 실험을 통해 다양한 해조류(파래, 김, 우뭇가사리, 미역, 다시마 등)를 기질로 사용하여 바이오가스를 생산하기 위한 최적 기질, 최적 기질농도, 최적 배양온도, 최적 pH, 해조류의 최적 전처리 조건을 Optimization하여 현재 5L Bioreactor를 활용하여 Optimum Conditions에서 pilot scale 공정을 위한 여러 가지 실험을 진행함과 동시에 바이오가스를 생산하는 미생물의 거동(Dynamics population)을 파악하기 위해서 분자생물학적 방법을 적용하여 미생물을 동정을 실험을 진행하고 있다.