[미국] 수질오염 일으키는 인산염, 인산질 비료로 재탄생

인산염(phosphate)은 농작물 재배에 꼭 필요한 재료이지만 강과 하천 등에 흘러들어 조류를 급속히 증식시켜 수질오염을 일으키는 주원인이다.

인산질 비료의 원료가 되는 인광석이 바닥을 드러내는 상황에서 오염된 물에서 인산염을 분리해 다시 비료로 활용할 수 있는 '일석이조' 기술이 개발돼 주목받고 있다.

미국 노스웨스턴대학에 따르면 이 대학 재료공학 교수 비나약 드라비드(Vinayak Dravid) 박사가 이끄는 연구팀은 오염된 물에서 인산염만 걸러내 인산질 비료로 재활용할 수 있는 방법을 찾아내 지난 5월 31일 국립과학원 회보(PNAS) 최신호에 발표했다.

연구팀은 인산염 이온만 99%까지 선택적으로 걸러낼 수 있는 스펀지처럼 생긴 다공성의 유연한 막(膜)을 개발했다.

'인산염 제거 및 회수 경량(PEARL) 막'이라는 이름이 붙은 이 막은 인산염을 잡아두는 나노 구조로 코팅돼 있으며 수소이온 농도(pH)를 조절해 오염된 물에서 인산염을 걸러낸 뒤 회수해 재활용할 수 있게 해주는 것으로 발표됐다. PEARL은 Phosphate Elimination and Recovery Lightweight의 첫 문자에서 따온 것으로 영어로는 '진주'라는 뜻을 담고 있다.

PEARL 막은 한 단계로 된 단순 처리 과정을 통해 인산염을 추출, 회수해 비료로 다시 쓸수 있게 해주고, 폐기물도 나오지 않는다고 연구팀은 설명했다.

논문 제1저자인 박사과정 대학원생 스테파니 리벳(Stephanie Ribet)은“ 비료로 쓰인 인산염을 하천에 그대로 흘려보내는 문제는 토양오염 비롯한 지속 가능성 문제 및 순환 경제 문제”라고 말하며 수질 오염과 비료 원료 확보를 동시에 해결할 수 있는 새 방식의 활용에 대한 기대를 나타냈다.

드라비드 박사 연구팀은 앞선 연구를 통해 기름으로 오염된 물에서 기름만 선택적으로 걸러낼 수 있게 개발한 '친유소수(親油疏水) 다기능'(OHM) 스펀지를 인산염 제거 및 회수에도 활용했다.

이 스펀지는 막의 나노물질 코팅을 조정함으로써 중금속을 비롯한 다른 오염 물질도 제거할 수 있는 '플러그 앤드 플레이'와 같은 틀이 될 것으로 기대되고 있다.

연구팀은 이 스펀지의 막을 오염 물질에 맞춰 조정할 수 있다는 점에서 오염 물질 처리에서 "스위스 군용칼"과 같은 것을 개발한 것과 같다고 했다.

[출처= Water World(https://www.waterworld.com/wastewater/treatment/press-release/14205056/new-sponge-sequesters-excess-phosphate-from-water) / 2021년 6월 11일]