UBC 연구진은 음식물 쓰레기를 재생 가능 천연가스로 전환하는 과정을 향상시키는 새로운 박테리아를 발견하여 폐기물 관리와 재생 가능 에너지 생산에 있어 중요한 돌파구를 마련했습니다.
새로운 연구에서 브리티시컬럼비아 대학교(UBC) 연구진은 음식물 쓰레기를 재생 가능한 천연가스(RNG)로 전환하는 데 중추적인 역할을 하는, 이전에 알려지지 않은 박테리아를 발견했습니다. 이 발견은 출판 Nature Microbiology에 게재된 이 연구는 더욱 효율적인 폐기물 에너지화 공정의 잠재력을 강조하고 지속 가능한 에너지 솔루션의 가능성을 뒷받침합니다.
서리 바이오연료 시설은 매년 11만 5천 톤의 음식물 쓰레기를 처리합니다. 바나나 껍질부터 남은 피자까지 모든 것을 포함하는 이 쓰레기는 수십억 마리의 미생물 덕분에 변형됩니다. 이 미생물들은 유기물을 분해하여 화석 연료의 더 깨끗한 대안인 RNG를 생산합니다.
UBC 토목공학과 부교수인 라이언 질스가 이 연구를 이끌었습니다. 그는 일반적인 미생물 활동은 멈췄지만 메탄 생성은 멈추지 않고 계속된다는 사실을 발견하고 매우 흥미로워했습니다.
"서리 바이오연료 시설에서 미생물 에너지 생산을 연구하던 중 이상한 점을 발견했습니다. 평소 아세트산을 소비하던 미생물은 사라졌는데 메탄은 계속 흘러나오고 있었습니다."라고 지엘스는 보도자료에서 밝혔습니다. "기존 방식으로는 이 중요한 작업을 하는 미생물을 식별할 수 없었습니다."
이 현상은 메탄 생성이 다양한 미생물 상호작용을 수반하는 다단계 과정이기 때문에 특히 당혹스러웠습니다. 처음에 박테리아는 음식물 쓰레기를 지방산, 아미노산, 당과 같은 단순한 화합물로 분해하고, 이 화합물은 아세트산과 같은 유기산으로 전환됩니다. 메탄 생성 미생물은 이러한 산을 섭취하여 메탄을 생성합니다.
새로운 박테리아는 다음에 속합니다. 나트로닌콜로세아에 가족과 함께 일하며 전통적인 메탄 생산자가 실패할 환경에서도 잘 자랍니다.
UBC 미생물학 및 면역학과 교수이자 공동 저자인 스티븐 할람은 "폐기물을 메탄으로 전환하는 것은 여러 미생물이 상호 작용하는 협력 과정입니다."라고 덧붙였습니다. "이번에 새롭게 발견된 박테리아는 이러한 과정을 가능하게 하는 핵심 요소 중 하나입니다."
지엘스와 그의 팀 연구의 중요한 발견 중 하나는 새로운 박테리아가 단백질이 풍부한 음식물 쓰레기의 일반적인 부산물인 높은 수준의 암모니아를 견딜 수 있다는 것입니다.
과도한 암모니아는 일반적으로 아세트산을 축적시켜 메탄 생성을 방해하고, 폐기물 탱크를 산성화시켜 비생산적으로 만듭니다. 이 박테리아의 강인한 특성은 이러한 까다로운 조건에서도 시스템을 작동시키는 데 도움이 됩니다.
"시립 시설들은 이 미생물들 덕분에 많은 것을 잃었습니다."라고 질스는 덧붙였다. "아세트산이 쌓이면 탱크를 비우고 다시 가동해야 하는데, 비용이 많이 들고 번거로운 과정입니다."
이 발견의 함의는 광범위합니다. 이 연구의 통찰력은 혐기성 소화조의 설계와 효율을 크게 개선하여 동일한 양의 유기 폐기물에서 더 많은 RNG를 생산할 수 있게 해 줄 것입니다.
또한 이는 폐기물 관리와 기후 변화에 직면한 도시들에게 매우 중요한 폐기물 및 에너지 생산을 보다 효과적으로 관리할 수 있는 모델을 제시합니다.
지엘스와 그의 동료들은 현재 바다의 미세 플라스틱을 분해하는 미생물 군집을 탐구하기 위해 연구를 확대하고 있으며, 잠재적으로 환경 복원에 새로운 지평을 열고 있습니다.
"다음에 음식물 쓰레기를 퇴비통에 버릴 때, 기억하세요. 단순히 퇴비를 만드는 것이 아니라, 더 깨끗한 에너지를 생산하는 데 도움이 되는 미세한 에너지원을 공급하는 것입니다."라고 지엘스는 덧붙였습니다.
출처: 브리티시 컬럼비아 대학교