EBBL 연구실은
'환경생물공학시스템 연구실'로서 현시대에 발생하는 다양한 환경문제를 물리학적, 화학적, 생물학적
수처리방법을 연계하여 해결하는 연구를 진행하고 있다.
•인구가 증가하고 산업형태가 변화함에 따라 축산업의 규모 증가
•축산업 증가에 따라 축산폐수가 지속적으로 증가 (175,651 m3/day, 환경부, 2014)
•축산폐수 내에는 높은 농도의 유기물과 질소, 인, 암모니아가 포함되어 있고 미량의 항생제 물질이 포함
•폐수 내 유기물, 질소, 인은 수계에 부영양화를 유발하고 항생제 물질과 더불어 수생태계 악화 및 교란을 유발
•따라서 축산폐수의 고도처리와 지속가능한 처리방법이 요구
•광독립영양 미세조류는 빛과 대기 중 이산화탄소 (CO2), 폐수 내 유기물을 에너지원으로 성장
•폐수 내 질소, 인을 영양물질로 미생물 동화작용을 하며 이 과정 중 폐수 내 오염물질을 제거
•또한 미생물 내 다량의 지질을 함유하여 성장한 미세조류를 회수하여 바이오디젤로 이용
•광미세조류를 통한 축산폐수 처리는 별도의 응집·침전 처리 시설 없이 미생물의 성장을 이용하여 폐수내 오염물질을 제거하는 지속가능한 고도축산폐수 처리
•폐수처리 과정 중 미생물 성장을 통해 유용자원인 바이오매스 (biomass)를 생산 할 수 있음
•회수한 바이오매스 내 지질 성분을 전이-에스테르화 과정 (trans-esterification)을 거쳐 추출 할 수 있으며, 이를 정제하여 바이오디젤로 사용
•축산폐수의 고도처리와 재생에너지 생산을 융합한 기술로 탄소중립적 요소를 달성
Anaerobic digestion
•Anaerobic microorganism을 이용한 수처리 방법으로 혐기성상태 하에서 고농도 하〮폐수를 처리할 수 있는 방법
•유기물의 혐기성소화 후 발생하는 메탄가스는 에너지원으로 활용 ⇒ 폐자원의 에너지화
•다양한 수처리 공정과 결합하여 저비용〮고효율 공정으로 폐수 처리 가능
Anaerobic digestion을 이용한 연구
1) 폐기물로 발생된 Glycerol의 혐기성소화를 통한 에너지 효율 평가
•조류독감으로 인해 땅 속에 묻힌 조류 폐기물을 Rendering process를 통해 Lipid와 Residue로 분리
•Transesterification을 통해 Lipid를 FAME으로 전환시켜 Biodiesel로 연료화
•Residue와 FAME생산 시 발생되는 Glycerol을 혐기성소화하여 Biogas로 에너지화
•⇒폐기물의 Zero화
•다양한 수처리 공정과 결합하여 저비용〮고효율 공정으로 폐수 처리 가능
2) 철광폐수의 혐기성소화 운전조건 확립 연구
• 철광폐수 내 존재하는 무기물 및 금속, 고농도의 유기물,과 독성을 가진 물질들의 처리곤란
• 고농도 폐수를 처리하는 이점을 가진 혐기성소화를 통한 수처리공정 관심 증가
• 독성물질의 제거 및 Nitrogen inhibition 억제 등 혐기성소화의 효율 증가시킬 연계공정 고안
•산업화가 진행될수록 도축 수요량이 증가하고, 축산 및 도축 폐수처리가 시급
•막대한 양의 축산 및 도축폐수 가 부적절한 처리를 거친 뒤 배출
•축산 및 도축 폐수에는 항생제와 같은 난분해성 유기물이 다량 함유(635 ton/yr, 환경부, 2015)
•배출된 항생물질은 다양한 경로를 통해 순환하고, 내성작용 및 환경오염 유발
•폐수 속의 난분해성 유기물 및 수질오염물질은 환경에 전반적으로 축적
•고도산화공법 중 최근에 각광받고 있는 저온플라즈마 기술을 이용하여 효과적인 폐수처리 시스템 구축
•글로우 고압방전을 이용한 저온플라즈마는 가스를 이온화시켜서 양성자, 이온, 라디칼 등의 산화력이 강한 화학종을 생성하고 Recombination을 거쳐 오존, 과산화수소와 같은 활성종을 생성
•수산화 라디칼 생성 측면에서 다른 고도산화공정보다 우수함
•저온플라즈마기술을 수처리에 이용 시 폐수의 겉보기성상 변화
•산화력이 강한 수산화 라디칼을 다량 배출하여 폐수를 정화
•기존의 산화공정의 단점을 보완하여 다양한 오수 및 하수처리에 적용