[미국] 뉴욕시, 폐기물로부터 얻어지는 바이오가스 통해 도시 에너지 공급
머지않아 도시는 음식, 물, 에너지 및 다른 자원을 대량으로 섭취하고 이를 쓰레기와 폐수로 배출하는 지역으로 분류될지도 모른다. 그러나 뉴욕 Newtown Creek 폐수처리설비를 잘 살펴본다면 지속가능한 미래를 위한 중요한 열쇠를 발견할 수 있다. 폐수처리장에서 발견할 수 있는 것은 폐수를 바이오가스로 변환하는 소화조(Digesters)이다.
뉴욕시는 새로운 음식 폐기물 순환/폐수 프로젝트를 발표하였다. 이 프로젝트는 가정, 학교 및 다른 기관에서 발생하는 음식물 찌꺼기를 처리할 예정이다. 이번 새로운 프로젝트는 뉴욕시가 소화조로부터 바이오가스를 얻고 이를 상업용 천연가스 시장에 판매할 수 있기 때문에 미래 지속가능 에너지를 향한 거대한 한 걸음으로 표현될 수 있다.
뉴욕시는 바이오가스의 일부가 Newtown Creek의 전력운영에 도움을 줄 것이라 오랜 기간 주장해왔지만, 처리가스에는 이산화탄소가 풍부하고 습성(Wet)이 많아 가정용으로 활용하기는 부적합하다.
샌안토니오, 텍사스 주는 실제로 미국내 최초의 상업용 폐수 바이오가스를 주장하였다. 그러나 Newtown Creek 프로젝트는 뉴욕시 13개의 다른 처리설비에 적용된다면 이 프로젝트가 지금까지 중 가장 큰 규모가 될 것이다. Waste Management사와 유틸리티사인 National Grid와 협력하고 있는 Newtown Creek 프로젝트는 음식물 찌꺼지/폐수의 바이오가스를 상업용 등급의 제품으로 변환하여 100% 바이오가스 재활용을 추구하고자 한다.
지속가능한 도시와 관련한 다양한 방안들이 있다. 그러나 이러한 일에 있어 한 가지 중요한 장애물은 폐기물 처리 비용이 치솟고 있다는 점이다. 따라서 에너지를 생성하고 이를 재활용하여 얻어지는 비용 상쇄효과는 보다 많은 폐수처리 프로젝트들을 빠르게 시작하는데 도움을 줄 것이다.
여기서 조화조와 관련된 공정은 일종의 자연적 소화(Natural Digestion) 과정이라는 점을 주목할 필요가 있다. 조화조는 폐수의 유기물을 먹이로 살아가는 미생물을 위한 최적의 환경을 제공한다. 바이오가스 생산과 함께 이 미생물 공정은 화학물질이나 최소의 에너지만으로 폐수처리 단계를 개선하는데 도움을 준다.
소화 공정은 또한 토양과 같은 유기 물질을 생산하여 퇴비로 재활용이 가능하다. 요약해서 말한다면 정화조는 3가지의 지속가능성을 하나의 설비를 통해 제공한다. 즉 깨끗한 폐수, 보다 많은 바이오매스가 성장할 수 있는 퇴비, 재사용가능한 바이오 가스 등을 제공한다. 여기에 인간 배설물의 재활용 역시 지속가능한 차세대 도시에 있어 흥미로운 자원으로 분류될 수 있다.
도심에서 에너지를 수확할 수 있는 또 다른 방안은 바로 압전(Piezoelectricity)효과를 이용하는 것이다. 이는 외부로부터 스트레스와 같은 자극을 받앗을 때 전기를 생산하는 물질을 이용한다. 사람들이 많이 다니는 기차역이나 무도회장과 같은 장소에 이 기술을 적용할 수 있다. 그리고 인간의 간단한 걸음으로부터 운동에너지를 수확하는 장치도 개발 중이다.
이뿐 아니라 회전식 문과 같은 도시 환경을 통한 에너지 확보 방안도 연구의 대상이 되고 있다. 그리고 엘리베이터, 통근 기차, 정지-출발 신호동, 자동차 도로 등 회생재동(Regenerative Braking)의 형태로 에너지를 확보할 수도 있을 것이다.
[출처 : KISTI 미리안(http://mirian.kisti.re.kr) 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2014. 01. 01]
[원문보기]
Giant Gleaming Eggs Will Help Solve Urban Water, Energy And Waste Problems
Not too long ago, cities could be labeled strictly as takers: taking in food, water, energy and other resources, while dumping out mountains of garbage and oceans of polluted wastewater. But take a look at the gigantic egg-shaped structures that dominate New York City’s Newtown Creek wastewater treatment plant, and you’re looking at the key to a sustainable future.
The distinctive landmarks are digesters that convert municipal wastewater into biogas, and New York has just announced a new food waste recycling/wastewater project that will enable the digesters to accept food scraps from households, schools, and other institutions.
Food Waste Recycling And Biogas
The new project is a giant step forward for New York, because it will enable the city to sell biogas from the digesters into the commercial natural gas market.
Although the city has long reclaimed some of the biogas to help power operations at Newtown Creek, the raw gas is unsuitable for domestic purposes because it is too “wet” and rich in carbon dioxide.
San Antonio, Texas actually lays claim to the first commercial wastewater biogas hookup in the US, but if the Newtown Creek project is adopted at the city’s 13 other treatment plants, the New York project will be by far the largest.
In partnership with the company Waste Management and utility National Grid, the Newtown Creek project will convert food waste/wastewater biogas to a commercial-grade product that can be sold off site, with the goal of reclaiming 100 percent of biogas generated by the digesters.
The implications for sustainable urban development are enormous. One critical obstacle that cities face is the skyrocketing cost of wastewater treatment, so the prospect of offsetting costs by generating and reclaiming energy would enable more wastewater treatment projects to get off the ground more quickly.
It’s worth noting here that digesters house a process that is, literally, natural digestion. Digesters create an optimal environment for microbes to feed on the organic materials in wastewater. Along with generating gas, the microbial process provides an additional level of wastewater treatment without added chemicals and with a minimal use of energy.
The digestion process also yields an organic soil-like material that can be reclaimed as compost. In short, digesters provides a sustainability three-for-one: cleaner effluent, a soil enhancer to grow more biomass, and reusable biogas.
The reclamation of biogas from human waste also offers an intriguing window into next-generation urban sustainability, by harnessing the energy generated by huge numbers of people as they move through the processes of daily life.
Another good example of urban energy harvesting from “people power” is piezoelectricity, in which certain materials generate electricity when exposed to stress. This effect is being explored as a means of generating energy from crowded urban facilities such as train station platforms and even dance floors.
Devices that harvest kinetic energy from the simple act of walking are also in development, and the principle of kinetic energy can also be applied to people-powered devices common in the urban environment such as turnstiles and revolving doors.
By extending the people power principle to the mechanics of urban life, you get energy harvesting opportunities from roadways as well elevators, commuter trains, and stop-and-go traffic in the form of regenerative braking.
Put it all together and you have the city of the future as a gigantic energy generating and resource reclamation dynamo.
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