저온 저장의 역할과 원리: 우분의 메탄 배출과 미생물 군집 (Role and Principle of Lowering Storage Temperature : Methane Emission and Microbial Community of Cattle Manure)

서지정보

· 발행기관 : 유기성자원학회
· 수록지 정보 : 유기물자원화 / 27권 / 2호 / 41 ~ 49페이지
· 저자명 : 임성원, 오세은, 홍두기, 김동훈

초록

가축분뇨 유래 온실가스 배출량은 상당하며, 특히 저장 기간 중에 메탄을 포함한 상당량의 온실가스가 배출된다. 본 연구에서는 고형물 농도가 높은 우분의 저장 시 메탄 배출량 저감을 위해 낮은 온도 저장의 영향을 살펴보았다. 우분이 60일 저장되는 동안 배출된 최대 메탄의 양은 35oC 조건에서 63.6±3.6 kg CO2 eq./ton CM으로 나타났으며 저장온도가 30, 25, 20, 15oC로 낮아질수록 각각 51.6±1.8, 24.1±4.4, 14.9±0.5, 3.7±0.1 kg CO2 eq./ton CM으로 감소하였다. 우분을 35oC에서 저장하는 동안 30%의 COD가 감소하였지만 15oC에서는 단 6%의 COD만이 감소되어 우분 내 유기물의 손실은 저장온도가 높을수록 증가하였다. 제거된 COD의 3∼10%만이 메탄으로 전환이 되었으며 대부분은 호기 분해에 의해 진행된 것으로 사료된다. 우분의 주요 우점종으로는 Methanobrevibacter과 Methanolobus이 발견되었고 저장온도가 낮아질수록 저온 메탄생성균인 Methanolobus psychrophilus의 우점율(48%, 15oC)이 증가하였다. 수소를 이용한 SMA 실험 결과, 25, 15oC에서 저장한 메탄생성균의 지체기간은 10∼11일, 최대 메탄생성속도는 22 mL/g VSS/d으로 35oC에 저장한 경우(1일, 12∼17 mL/g VSS/d)보다 지체기간은 증가하였지만 메탄생산속도는 높은 것으로 나타났다. 이런 결과로 미루어보아 저온저장은 메탄생성균에게 일시적인 저해는 줄 수 있지만, 적절한 조건이 주어지면 그 활성도는 다시 회복될 수 있음을 알 수 있었다.

영어초록

Livestock manure is a significant source for greenhouse gas (GHG) emission, and a huge amount of GHG emission is generated during its storage. In the present work, lowering temperature was attempted to mitigate methane (CH4) emission from cattle manure (CM) with high solid content. CM was stored for 60 d at 15-35oC (5oC interval). CH4 emission reached 63.6±3.6 kg CO2 eq./ton CM at 35oC, which was reduced to 51.6±1.8, 24.1±4.4, 14.9±0.5, and 3.7±0.1 kg CO2 eq./ton CM at 30, 25, 20, and 15oC, respectively. After storage, 30% of COD reduction was observed in the CM stored at 35oC, while the COD removal decreased to only 6% at 15oC. It was found that only 3-11% of COD removal was done by anaerobic process, while the rest of COD removal was done by aerobic biological process. Methanobrevibacter and Methanolobus were found to be the dominant species in the CM, and the dominance of Methanolobus psychrophilus increased at lower storage temperature. Specific methanogenic activity test results showed that the inhibition by low temperature was temporal.

참고자료

· 없음