- 이 과정은 가수분해, 산 생성, 아세트산 생성, 메탄 생성의 네 가지 생물학적 단계로 나뉩니다.
- 주요 생산물은 바이오가스(재생에너지)와 소화액(유기질 비료) 두 가지입니다.
- 소화액의 합법성은 그것이 EU 기준에 부합하여 제품으로 인정되는지, 아니면 폐기물로 분류되는지에 따라 결정됩니다.
- 이는 유기성 폐기물에서 메탄을 포집함으로써 온실가스 감축에 기여합니다.
"습지 가스"라는 말을 들어보셨거나 시골에 쌓이는 음식물 쓰레기와 가축 분뇨가 어떻게 되는지 궁금해하신 적이 있을 겁니다. 이 모든 것은 혐기성 소화라는 놀라운 자연 현상의 일부입니다. 마치 마법처럼 보이지만, 이 생물학적 과정은 순수한 화학과 미생물학이 활발하게 작용하여 유기물을 청정 에너지와 최고 품질의 비료로 바꾸는 것입니다.
현재 우리는 산업 플랜트에서 경제적 이익을 위해 바이오메탄화 과정을 통해 이를 관리하고 있지만, 이 과정은 유전이나 고여 있는 물에서 자연적으로 발생합니다. 본질적으로, 산소가 부족한 환경에서 수많은 미생물이 바이오매스를 분해하여 재생 가능한 연료와 토양에 영양분이 풍부한 잔류물을 생성하는 과정입니다.
생물학적 과정의 네 단계
유기물이 기체로 변하려면 네 가지 중요한 단계로 구성된 일종의 생물학적 "조립 라인"을 거쳐야 합니다.
- 가수 분해: 이는 가장 복잡한 거대 분자(단백질, 지질, 다당류 등)가 당이나 알코올과 같은 더 단순한 조각으로 분해되는 첫 번째 단계입니다. 이 단계에서는 발효 세균의 외효소가 작용하는데, 이 세균은 통성 발효균이기 때문에, 산소에 대해서는 까다롭지 않습니다..
- 산 생성 과정: 이 단계에서 산생성 박테리아는 이러한 단순 분자들을 단쇄 휘발성 지방산, 수소 및 이산화탄소로 변환합니다.
- 아세트산 생성: 여기서 공정은 계속해서 개선되어 이전 제품들이 주로 다음과 같은 형태로 변환됩니다. 아세트산, 이산화탄소 및 수소.
- 메탄생성: 마스터 씰. 메탄 생성 박테리아는 절대 혐기성 세균이며 온도 변화에 매우 민감하여 위의 모든 물질을 메탄으로 변환합니다. 메탄과 이산화탄소.
작동 원리 및 실제 적용 사례
바이오가스 소화조에서 이 과정을 제어하려면 먼저 호기성 단계가 진행됩니다. 이 단계에서는 미생물이 이용 가능한 산소를 소비합니다. 매질이 밀폐되어 공기가 완전히 제거되면 혐기성 박테리아가 활동을 시작합니다. 이 시스템은 혼합물에 존재하는 에너지의 90%를 활용하고 나머지 10%만 박테리아 성장에 사용하기 때문에 매우 효율적입니다.
이 방법은 축산업 폐기물(분뇨 및 가축분뇨), 도시 폐기물, 농식품 산업의 잉여 폐기물 관리에 이상적인 해결책입니다. 이 과정을 통해 두 가지 주요 제품을 생산합니다.
- 바이오가스: 일반적으로 메탄 70%와 이산화탄소 30%로 구성되며, 소량의 황화수소가 포함되어 있습니다. 보일러나 전기 모터에 사용될 수 있습니다. 정제 과정을 거치면 다음과 같은 물질을 얻을 수 있습니다. 바이오메탄은 천연가스와 사실상 동일합니다. 화석 연료이지만 재생 가능 에너지입니다.
- 요약: 이는 결과적으로 남는 액체 또는 반죽 형태의 잔류물입니다. 질소, 인, 칼륨이 풍부하여 다음과 같은 기능을 합니다. 빠르게 흡수되는 유기질 비료 이는 집약적인 경작으로 손상된 토양을 복구하는 데 도움이 됩니다.
소화액의 법적 체계 및 분류
단순히 생물학적인 과정만은 아닙니다. 서류 작업도 필요합니다. 스페인에서 혐기성 소화는 법률 7/2022에 따라 R0302 코드로 지정된 처리 공정입니다. 소화 대상 물질(예: 사람이 섭취하기에 부적합한 동물 부산물(ABP))에 따라 합법적으로 운영하기 위해서는 특정 행정 허가가 필요합니다.
핵심은 소화액이 제품으로 간주되는지 아니면 폐기물로 간주되는지 여부입니다. EU 비료 제품 으로 간주되려면 EU 규정 2019/1009(특히 CMC5 범주)를 준수해야 합니다. 이러한 기준을 충족하지 못하면 관련 EWC 코드에 따라 폐기물로 분류되며, 허가받은 폐기물 관리 사업자가 적절하게 관리해야 합니다 .
소화액과 생물학적 안정화 물질을 혼동해서는 안 됩니다 . 후자는 혼합 폐기물의 기계적·생물학적 처리 시설에서 생성되며, 소화액과는 달리 비료나 제품으로 간주될 수 없으며, EWC 코드 19 06 99에 따라 엄격하게 폐기물로 분류됩니다.
환경적 및 경제적 이점
이러한 설비를 도입하는 것은 규정 준수에 도움이 될 뿐만 아니라 엄청난 긍정적 효과를 가져옵니다. 대기 중으로 배출될 메탄을 포집함으로써 온실가스 배출량을 획기적으로 줄일 수 있습니다 . 또한, 소화액에 함유된 질소는 화학 비료보다 식물이 훨씬 쉽게 흡수할 수 있어 작물 성장을 촉진하고 비옥한 토양의 침식을 방지합니다.
바이오메탄화는 탄소 순환을 완성할 수 있는 절호의 기회입니다. 폐기물이라는 문제를 에너지 및 농업 솔루션으로 전환하여 기업들이 운영 비용을 절감 하고 지속 가능한 방식으로 환경 발자국을 개선할 수 있도록 해줍니다.
이 종합적인 생물학적 시스템은 유기물이 가수분해, 산생성, 아세트산 생성, 메탄 생성 단계를 거쳐 바이오가스와 소화액을 생성할 수 있도록 합니다. 바이오가스는 다용도 연료 또는 주입식 바이오메탄으로 사용될 수 있으며, 소화액은 강력한 유기질 비료로 활용될 수 있습니다. 단, 소화액이 단순히 폐기물로 처리되지 않도록 법적 및 환경적 규정을 준수해야 합니다.