[싱가포르] NUS 연구팀, 하수처리 향상시킬 수 있는 박테리아 발견

싱가포르 국립대학교(NUS)의 연구원들은 기존의 방법보다 더 간단하고, 싸고, 더 맑은 하수를 처리하는 새로운 방법을 개발했다.

허젠중(He Jianzhong) 토목환경공학 수석 교수가 이끄는 NUS 팀은 'Thauer sp'라고 불리는 새로운 종류의 박테리아를 발견했다. 이 박테리아는 하수도에서 질소와 인을 모두 제거할 수 있는 변형 SND5이다.

이 발견은 2020년 10월 15일 『Water Research 저널』에 처음 보고되었으며, 기존의 폐수 처리 방법과 관련된 온실가스의 높은 운영 비용과 배출량을 크게 감소시켰다.

이 팀의 새로운 처리법은 2021년 국제수자원협회 프로젝트 혁신상에도 도전 중이다.

2-in-1 오염물질 제거제

하수에서는 암모니아에 질소가 존재하는 반면 인산은 인산염에 존재한다. 두 가지 화합물 중 너무 많은 것은 환경을 오염시킬 위험이 있으므로, 처리한 물이 방출되기 전에 제거되어야 한다.

대부분의 기존 하수 처리 시스템은 질소와 인을 제거하기 위해 별도의 원자로를 사용하며, 다른 미생물에 대한 다른 조건을 가지고 있다. 그러한 과정은 부피가 크기도 하고 비용도 많이 든다.

일부 기존 시스템은 단일 원자로를 사용하지만, 동일한 원자로의 서로 다른 미생물이 자원을 놓고 경쟁하기 때문에 비효율적이다. 이로 인해 미생물의 미세한 균형을 유지하는 것이 어려워져 전체적으로 효율이 떨어집니다.

기존의 일부 하수 처리 방법의 또 다른 문제는 온실 가스인 아산화질소를 방출한다는 것이다. NUS 팀의 새로운 마이크로베는 암모니아를 대신 무해한 질소 가스로 바꾸어 이 문제를 해결한다. 또한, 원래 하수도에 존재하는 인산염은 제거되는 것으로 밝혀졌다.

보다 빠르고 저렴하며 친환경적인 접근 방식

이 독특한 SND5 박테리아는 싱가포르의 폐수 처리 공장에서 발견되었다. NUS 연구팀이 일상적인 모니터링을 수행할 때, 그들은 에어로빅 탱크에서 예상치 못한 질소 제거와 함께 알려진 인산염 제거 박테리아가 없음에도 불구하고 예상보다 더 나은 인산염을 제거하는 것을 관찰했다.

허 교수는 "이는 이전에 설명되지 않은 생물학적 현상의 발생에 대한 가설을 세우게 하는데, 이를 이해하고 향후 응용에 활용하기를 바란다"고 말했다.

그리고 나서 NUS 연구원들은 탱크에서 폐수 샘플을 채취하고, 다양한 종류의 박테리아를 분리한 다음, 각각의 질소와 인을 제거하는 능력을 시험해 보았다.

한천배지(agar medium)에서 끈적끈적하고 크림 같은 연한 노란색 덩어리로 보이는 이 변종들 중 하나는 물에서 질소와 인을 모두 제거하는 능력으로 연구원들을 놀라게 했다. 사실, 그것은 실험된 다른 미생물들보다 더 빨리 그 일을 해냈습니다. NUS 팀은 유전자 배열 순서를 정해 글로벌 데이터베이스의 관련 박테리아와 비교했다. 그리고 나서 그들은 그것을 새로운 변종으로 만들었다.

기존 질소 제거 과정인 질소 제거와 탈염에 비해 NUS팀이 새롭게 확인한 마이크로베를 사용하는 방식은 산소 수요가 적어 전력의 약 62%를 절약할 수 있다. 이는 폐수 처리 공장의 공기 조절 시스템이 공장 전체 에너지의 거의 절반을 소비할 수 있기 때문에 매우 중요하다.

그는 "인구 증가와 경제 성장으로 폐수가 더 많이 생산될 수밖에 없는 상황이어서 전체적으로 운영비가 적게 들고 폐기물이 적게 나오는 신기술 개발이 무엇보다 중요하다"고 설명했다.

한편, NUS 연구원들은 SND5의 성능을 더욱 높이기 위해 그들의 과정을 더 큰 규모로 시험하고 여러 개의 미생물의 '스프(soup)'를 공식화하려고 한다.

[출처 = Watertechonline(https://www.watertechonline.com/industry/article/14196548/national-university-of-singapore-researchers-discover-bacteria-that-could-improve-sewage-treatment-processes) / 2021년 1월 14일]