[네덜란드] 바헤닝언대 연구팀 "하·폐수 특정 영양소 추출 가능성 점점 중요"

매우 표적화된 방법으로 하·폐수에서 특정한 영양분을 추출할 가능성은 점점 더 중요해지고 있다. 네덜란드 바헤닝언대학교 앤 연구소(Wageningen University & Research)의 유기화학의 일부인 루이스 드 스멧(Louis de Smet)의 연구팀은 이 문제에 대해 권위 있는 저널인 『에너지 및 환경과학(Energy & Environmental Science)』에 실렸다.

이번 연구는 리우워든(Leeuwarden)에 있는 웨수스 연구소(Wetsus research)의 동료들과 서울대(Seoul National University), 예일대(Yale University), 테크니온(Technion), 칭화대(Tsinghua University) 교수들로 구성된 다양한 전문가들로 구성된 국제 컨소시엄에 의해 수행되었다.

하·폐수는 인, 질소, 칼륨과 같이 우리가 재사용할 수 있는 물질들을 포함한다.

이 연구에서, 연구원들은 고사리 물을 담수화하는 기술 중 하나인 용량성 탈이온(CDI ; capacitive deionization)이 물에서 이온을 선택적으로 어획하는 데 어떻게 사용될 수 있는지 설명한다.

재사용은 종종 여러분이 영양소를 순수한 형태로 섭취해야만 가능하다. 그것은 이 기술을 더욱 중요하게 만든다.

■ 담수 제한량(Limited amount of freshwater)
지구 표면의 약 70%가 물로 덮여 있고, 대부분은 바다에 있다. 그것은 소금물이고 소비에 적합하지 않다.

신선한 물은 만년설과 빙하에 포함되어 있다. 지하수 또한 종종 신선한 물이다. 담수의 제한된 양은 담수화 작용을 중요한 활동으로 만든다.

CDI(용량성 탈이온)는 특정 염분을 선택적으로 제거할 수 있는 많은 잠재력을 가지고 있다. 한편, 이 연구는 지금까지 수행된 작업에 대한 개요와 그 해석에 대해 다룬다.

더욱이, 연구원들은 특정 유형의 물질(최근에만 관심을 불러일으키는)을 특정 염분을 분리하는 데 사용할 수 있다는 것을 보여주기 위해 계산 모델을 사용한다.

이러한 개요는 여전히 부족했으며 모델링 작업도 담수화 대신 다른 유형의 염분을 분리하는 것을 목표로 했다.

ERC 프로젝트는 1년 이상 진행되며, 물에서 리튬(에너지 저장), 인산염 및 칼륨(영양분)을 어업하는 데 특별한 주의를 기울인다.

■ CDI 선택성 향상(Improve CDI selectivity)
루이스 드 스멧(Louis de Smet)은 "이 모든 이론적인 힘은 효과를 설명하기 위해 작은 공식과 짧은 계산으로 검토에 요약되어 있다. 이 계산은 분리가 가능하지만 분리를 실현하는 속도 등 여러 가지 세부 사항에 대해 신중히 생각해야 한다는 것을 보여준다"라고 말했다.

루이스 드 스멧(Louis de Smet)은 이어 "효율적이고 선택적으로 낚시를 하기 위해서는 위의 방법들 중 몇 가지가 동시에 사용되어야 할 것이다. 우리는 새로운 전극과 막의 성장이 증가하고 따라서 CDI의 선택성을 향상시킬 가능성이 더 많아질 것으로 기대한다"라고 덧붙였다.

웨수스 연구소(Wetsus research)의 마르텐 비셰벨(Maarten Biesheevel)은 "이 바겐(Wagen) 출판물에 설명된 바와 같이, 이러한 물질들의 이온 선택성과 이온 수송에 대한 더 나은 이해는 재료 연구자들에게 지침 역할을 할 것이다"라고 덧붙였다.

[원문보기]

specific nutrients from wastewater is getting closer and closer

The possibility of extracting specific nutrients from wastewater in a very targeted manner is becoming increasingly important. Louis de Smet's research group, part of Organic Chemistry at Wageningen University & Research, has published about this in the prestigious journal Energy & Environmental Science.

The study was conducted by an international consortium of diverse experts, consisting of colleagues from the Wetsus research institute in Leeuwarden and professors from Seoul National University, Yale University, Technion, and Tsinghua University.

Wastewater contains substances that we can reuse, such as the mineral nutrients phosphorus, nitrogen and potassium.

In this work, the researchers explain how capacitive deionization (CDI) - one of the techniques for desalinating brackish water - can be used to selectively fish ions (this is where salts are built from) from water.

Reuse is often only possible if you get the nutrients in their pure form. That makes this technique extra important.

■ Limited amount of freshwater
About seventy percent of the earth's surface is covered with water, most of which is in oceans. That’s salt water and not suitable for consumption.

Fresh water (only three percent of the total) is contained in ice caps and glaciers. Groundwater is often fresh water as well. The limited amount of freshwater makes desalination an important activity.

And CDI has a lot of potential to selectively remove certain salts. On the one hand, this study covers an overview of the work that has been done so far and its interpretation.

Furthermore, the researchers use a calculation model to show that a certain type of material (which only recently generates attention) can be used to separate specific salts.

Such an overview was still lacking and the modeling work for the first time was also aimed at separating different types of salts instead of desalting.

The ERC project will run for more than a year, with special attention for the fishing of lithium (energy storage), phosphate and potassium (nutrients) from the water.

■ Improve CDI selectivity
Louis de Smet explains: “All these theoretical forces are summarized in the review with small formulas and short calculations to illustrate the effects. The calculations show that separation is possible for sure, but that you have to think carefully about a number of details, such as the speed with which you realize the separation."

"In order to fish efficiently and selectively, several of the above methods will probably have to be used simultaneously. We expect an increasing growth in new electrodes and membranes and thus more possibilities to improve the selectivity of CDI.”

Maarten Biesheuvel of Wetsus adds: "The better understanding of ion selectivity and ion transport of these materials, as described in this Wageningen publication, will serve as a guideline for materials researchers."

[출처=스마트워터매거진(https://smartwatermagazine.com/news/wageningen-university/separating-specific-nutrients-wastewater-getting-closer-and-closer) / 2021년 1월 7일]