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식품 폐기물을 사용한 바이오기술, 산업 폐기물 정화에 효과 입증해
2019-01-25 10:29:04
손승빈
▲독성의 중금속(사진=ⓒ셔터스톡)

산업에서 발생한 부산물에는 독성이 있는 중금속과 유해한 폐기물이 들어있다. 폐수와 석유 산업에서 발생한 폐기물에서 오염원을 제거하는 것은 상당한 비용이 들지만 중요한 필수 과정이다. 최근에는 식품 산업에서도 상당한 폐기물이 쏟아져 나와 매립지로 직행하고 있다. 하지만 최근 음식물 쓰레기를 사용해 폐수와 오일 폐기물에서 오염 물질을 제거할 수 있는 바이오기술이 개발돼 이목이 집중되고 있다.

산업 과정에서 용수에 독성 중금속 축적된다 

광산업 및 산업 폐기물, 석유로 운행되는 차량 배기가스, 연축 배터리, 비료, 페인트, 가공 목재, 구식 수처리 기반시설 및 해수의 마이크로플라스틱(5mm 이하) 문제 등이 독성 중금속의 주요 원인이 되고 있다.

독성 중금속은 상대적으로 원자 무게가 크고 생명체에 유해한 금속을 일컫는다. 세계보건기구(WHO)는 카드뮴, 수은, 납 및 비수 등 중금속에 해당되는 10가지 화학물질을 제시하며 대중의 주의를 환기했다. 납은 가장 보편적으로 퍼져 있는 중금속 오염원 중 하나다. 한국방송통신대학 박동욱 환경건강학과 교수가 발표한 보고서에 따르면, 한국의 2010년 기준 납 노출 추정치는 인구의 0.3%(12만9,250명)에 달했다.

물과 토양에 들어 있는 중금속은 먹이 사슬을 오염시킨다. 특히 호수와 바다에 축적된 중금속으로 인해 어류가 가장 큰 영향을 받고 있다. 시간이 흐르면서, 어류의 조직에 독성 중금속이 축적되고 이를 사람이 섭취하게 되는 것이다. 중국의 동부 장쑤성과 저장성 인근의 양쯔 삼각주에 위치한 타이후 호수는 중국에서 세 번째로 큰 담수호수다. 최근 이 호수에서 포획한 잉어와 자가사리를 조사한 결과 남과 구리, 카드뮴, 크롬 등 상당한 양의 중금속에 오염된 것이 확인됐다.

▲물에서 중금속을 제거할 수 있는 수처리 시설이 있다(사진=ⓒ셔터스톡)

 

저가의 셀룰로오스 생흡착제로 수처리 가능

수처리 시설에서는 사람에게 공급하기 전에 물의 중금속을 제거한다. 이러한 수처리 방법에는 석회 같은 화학물질을 사용한 침전법, 이온 교환법, 초미세 여과법, 나노 여과법, 삼투법, 전기 투석법, 활성탄 흡착법 등이 포함된다. 하지만 이러한 대다수 방법은 비용이 상당하다.

하지만 최근 인도의 한 연구팀이 저가의 셀룰로오스 생흡착제의 실효성을 입증했다. 다른 기법에 비해 활성탄은 매우 간단하고 경제적인 방법이지만 나무껍질이나 톱밥, 새우껍질, 조류, 코코넛 껍질 등의 가공제품 부산물인 생흡착제로 그 비용을 더욱 절감할 수 있게 됐다. 폐기하는 것 외에는 어디에도 사용할 수 없었던 식품 산업의 폐기물이 생흡착물의 주요 공급원이 될 수 있다. 이러한 폐기물에는 감자 껍질, 망고 껍질, 견과류 껍질, 옥수숫대 등이 포함된다. 이러한 저가의 흡착제를 폐수가 강에 도달하기 전에 폐수 배수시설에 설치하면 환경 노출을 최소화할 수 있다.

▲저비용의 흡착제를 폐수 배수시설에 사용할 수 있다(사진=ⓒ셔터스톡)

 

철 나노입자로 오일 폐기물에서 오염원 제거

2017년, 세계 오일 생산은 1일 최대 9,260만 배럴을 기록했다. 정유 공장에서는 오일 외에 3~7%가량의 쓸모 없는 독성 폐기물이 배출된다. 여러 국가에서는 이를 유해한 돌연변이 유발 폐기물로 간주하고 완전히 오염원을 제거하기 전까지 매립지에 묻지 못하게 하고 있다.

이에 호주 뉴캐슬대학의 라비 나이두 박사 연구팀은 그린망고 껍질을 활용한 생물학적 정화 기술을 개발했다. 원자가가 0인 철은 철 환원 형태로 오염물질과 반응할 수 있다. 보통 비소로 오염된 지하수를 정화하는 데 사용한다. 나노입자 형태의 0 원자가 철은 석유 폐기물을 정화하는 데에도 사용할 수 있다.

연구팀은 그린망고 껍질에 들어있는 0원자가 철 나노입자를 시재료로 개발할 수 있을 것이라고 추론했다. 그리고 그린망고 껍질에서 만들어낸 철 나노입자가 화학적으로 합성된 철 나노입자보다 오일 폐기물의 오염원을 제거하는 데 우수하다는 것을 확인했다. 즉, 획기적인 바이오기술로 망고 껍질이 효과적이며 저가의 오일 폐기물 정화재료로 탈바꿈됐다.


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