화석 대신 똥에서 천연가스가 나온다고? 이 BYU 박테리아가 이를 실현할 수 있습니다.

Jul 22, 2023

재생 가능 에너지의 다음 혁신은 똥일 수도 있습니다.

브리검 영 대학교에서 개척된 새로운 과학 기술은 동물과 인간의 배설물을 화석 연료에서 천연 가스를 대체하는 데 사용할 수 있는 에너지로 전환할 수 있는 잠재력을 지적합니다.

배설물을 에너지로 바꾸는 것은 새로운 아이디어가 아닙니다. 문명은 수세기 동안 혐기성 소화를 사용해 왔습니다. 그러나 BYU 과학자인 Jaron Hansen과 Zach Aanderud가 10년 이상 연구해 온 방법은 폐기물을 더 큰 규모의 실행 가능한 에너지 생산자로 만드는 데 있어 중요한 진전을 나타냅니다.

그들의 작업의 핵심은 산소가 없고 170도 이상의 온도와 같은 극한의 조건에서 번성하고 폐기물을 더 작은 분자로 분해하는 데 능숙한 박테리아의 특별한 혼합물입니다. 따라서 러시아 온천에서 통나무를 소화하는 데 일생을 바쳤던 박테리아가 이제는 낙농장의 거대한 탱크에서 거름을 먹는 일에 투입될 수 있습니다.

미생물 생태학 교수인 Aanderud는 “우리는 세상에서 볼 수 없는 작은 것의 힘을 활용하여 몇 가지 큰 문제를 해결하는 데 실제로 도움을 주고 있습니다.”라고 말했습니다.

그는 이 획기적인 발전이 해결하는 데 도움이 될 수 있다고 말한 두 가지 어려운 과제, 즉 화석 연료에서 벗어나 인간과 동물이 생산하는 엄청난 양의 폐기물을 처리하는 것입니다.

젖소 한 마리는 매일 100파운드의 거름을 생산할 수 있으며, 대형 낙농장은 한 번에 10,000마리 이상의 젖소를 수용할 수 있습니다. Hansen은 이 과정을 통해 폐기물을 환경 위협에서 강력한 잠재적 에너지원으로 전환할 수 있다고 말했습니다.

BYU의 화학과장인 Hansen은 “우리는 소규모 지역 사회에 전력을 공급하기에 충분한 가스를 생산하는 것에 대해 이야기하고 있습니다.”라고 말했습니다. "우리는 수백 킬로와트 상당의 전력에 대해 이야기하고 있습니다."

그는 역사적으로 낙농장의 혐기성 소화는 소의 배설물 중 40%만 에너지로 전환할 수 있다고 말했습니다. 이 박테리아로 전처리하면 효율성 수준이 80%로 향상되었고 농장이나 매립지로 보내야 하는 남은 폐기물의 양이 줄었습니다.

속도도 더 빠릅니다. 폐기물에서 에너지를 추출하는 데 한 달이 걸리던 것이 이제 일주일도 채 걸리지 않을 수 있습니다.

Hansen은 “이 박테리아는 효과가 있다”고 말했습니다. "똥을 먹이기만 하면 메탄가스를 만들어요."

이 공정은 소화 과정에서 생성된 메탄을 포집하여 연소시켜 에너지를 생산하고 이산화탄소를 배출합니다. 폐기물이 매립지나 농장의 똥 늪에 남아 있으면 열을 가두는 데 이산화탄소보다 25배 더 강력한 가스인 메탄이 대기 중으로 배출되어 기후 변화가 더욱 가속화될 가능성이 높습니다.

이 프로세스는 또한 널리 사용되는 화석 연료를 굴착이 필요하지 않은 보다 재생 가능한 연료로 대체하기 위해 기존 인프라(가정에 공급되는 용광로, 온수기 및 난로에 공급되는 천연가스 라인)를 사용합니다. 비록 태양광이나 풍력처럼 배출가스 제로 솔루션은 아닐지라도 밤이나 고요한 낮에 에너지원을 보충하는 좋은 선택이 될 수 있다고 그는 말했습니다.

미국인들이 화장실 물을 내리고 치즈와 아이스크림을 사는 한 에너지원은 계속해서 보충될 것입니다.

“재생 가능하지만 반드시 친환경적일 필요는 없습니다.”라고 Aanderud는 말했습니다. “동시에 우리 사회에 안고 있는 엄청난 폐기물 문제도 다루고 있습니다.”

Hansen과 Aanderude의 연구는 이미 위스콘신과 인디애나의 낙농장에서 실제 적용되는 방식을 찾았습니다.

캘리포니아에 있는 Trinity Renewables의 Larry Buckle은 이 새로운 박테리아 공정을 사용하여 위스콘신 파일럿 프로젝트를 설계했습니다. 그는 소화 시간을 20일에서 3일로 줄이면서 에너지 생산량을 50% 증가시켰다고 말했습니다. 그리고 남은 소량의 고형 폐기물은 박테리아가 활동하는 고온에 의해 저온살균되었으므로 폐기할 장소를 찾는 것이 더 쉽습니다.

그는 현재 같은 농장에 하루에 150,000갤런의 분뇨를 처리할 더 큰 규모의 시험 시설을 건설하고 있습니다. 그는 이것이 그의 팀 엔지니어들의 마지막 프로젝트가 될 것이라고 기대하지 않습니다.