[미국] 옥수수로 만든 활성탄, 수질오염물질 98% 제거

미국 중서부 지역에는 ‘콘 벨트(corn-belt)’라는 세계 최대 경작지가 있을 만큼 옥수수는 미국 농업의 주요 경작물이다.

그러나 옥수수 알맹이를 제외한 줄기, 잎, 껍질 등 옥수수 수확량의 절반은 폐기되는 부산물로 낭비가 심한 작물 중 하나로 꼽힌다. 알맹이를 제거한 옥수수 대(corn stover) 역시 상업적·산업적 용도로 거의 사용되지 않아 일반 생활쓰레기로 분류된다.

최근 캘리포니아 대학교 리버사이드(UC Riverside)가 발표한 논문에 따르면 옥수수 대를 활성탄으로 바꿔 수처리에 사용할 수 있다는 연구를 제시했다.

활성탄이란 수백만 개의 미세한 기공을 생성해 오염물질을 흡수하는 여과재로 다양한 산업에 쓰이고 있다. 대표적으로는 수처리 과정에서 오염물질과 물비린내를 제거하는 데 사용되고 있다.

칸디즈 레슬리 압둘 아지즈(Kandis Leslie Abdul-Aziz) UC 리버사이드 공대 말란 앤 로즈마리 본스(Marlan Rosemary Bourns) 환경 공학 조교수는 쓰레기는 물론 농축산 폐기물을 재생 에너지로 바꾸는 바이오매스 연구를 진행하고 있다.

그는 “폐기물을 고가의 재료, 연료 및 화학물질로 전환하는 접근방식을 만드는 데 앞장서고 새로운 가치 창출이 가능한 순환경제를 통해 환경 피해를 최소화하는 것이 목표”라고 말했다.

UC 리버사이드 공대 연구진은  옥수수 대에서 활성탄 생산 연구를 비교한 결과 열수탄화라고 알려진 뜨거운 압축수로 바이오매스를 처리하면 수질오염물질 바닐린의 98%를 흡수하는 활성탄소가 생성된다는 것을 발견했다.

열수탄화 처리는 옥수수 대가 고온에서 오랜 시간 탄화 돼, 표면적과 기공의 부피가 더 큰 숯을 생산해 활성탄의 성능을 대폭 향상시킬 수 있다.

연구진은 바닐린이 첨가된 물을 이 활성탄에 여과했을 때 넓은 표면적과 기공부피로 더 많은 바닐린을 흡수하는 것을 확인했다.

연구에 참여한 마크 갤(Mark Gale)은 “옥수수 대와 같이 바이오매스로 활용 가능한 대체재를 찾는 연구는 기후변화에 대처하는 데 필수적 요소”라며 “바이오매스 산업 활성화를 통해 화석 연료 의존도를 줄여나가는 것이 중요하다”라고 말했다.

한편 이번 연구 논문은 미국 과학 저널지 『ACS Omega』에 「Physiochemical properties of biochar and activated carbon from biomass residue: influence of process conditions to adsorbent properties」 (「바이오 매스 잔류물로부터 바이오 숯과 활성탄의 물리 화학적 특성 : 공정 조건이 흡착제 특성에 미치는 영향」)이라는 이름으로 지난 7일 발표되었다.

[출처 = Water World(https://www.waterworld.com/technologies/filtration/press-release/14202175/activated-carbon-made-from-corn-stover-filters-98-of-water-pollutants) / 2021년 4월 27일]