국내 연구진이 미세조류(식물성플랑크톤)를 활용해 축산 폐수로 인한 환경오염 문제 해결과 공중보건 증진에 이바지할 수 있는 기술을 개발했습니다. 

한국생명공학연구원(원장 김장성) 세포공장연구센터 안치용 박사팀은 양돈농가에서 발생하는 폐수를 별도의 희석 과정 없이도 정화하는 동시에 폐수 내 세균도 효과적으로 제어할 수 있는 미세조류 활용 기술 개발에 성공하였다고 21일 밝혔습니다. 

축산 폐수는 고농도의 유기물과 난분해성 유기물, 질소, 인 등을 포함하고 있어 이를 처리하기 위해서는 기술적, 경제적인 어려움이 큽니다. 또한, 병원성 세균도 있어 이를 제어하기 위해 오존처리와 같은 추가 공정으로 비용과 시간이 증가하는 한계가 있습니다. 

이를 극복하고 나아가 바이오연료나 유용물질을 생산할 수 있는 바이오매스까지 확보하기 위해 미세조류를 이용한 폐수처리 공정개발이 추진되고 있지만, 병원성 세균까지 제어할 수 있는 기술은 개발된 바가 없습니다. 

연구팀은 고농도 암모니아성 질소 제거에 특화된 것으로 알려진 Coelastrella(코엘라스트렐라)라는 미세조류를 질소 결핍 상태로 만들어 축산 폐수의 영양염을 보다 많이 흡수할 수 있도록 하였습니다. 

해당 미세조류는 실험실 환경에서는 암모니아의 99%와 화학적 산소요구량(COD)의 92%를 제거하였으며, 파일럿 규모에서도 고농도의 암모니아를 포함하는 돈폐수 원수를 어떠한 전처리(희석, 혐기소화 등) 없이 그대로 미세조류에 의한 고도처리 공정에 사용하고 96시간이라는 단기간에 80% 이상 영양염을 제어하는 것으로 확인하였습니다. 

또한, 미세조류가 폐수 내 병원성 세균의 성장도 저해하는 것도 발견했습니다. 정화된 폐수를 차세대 염기서열 분석으로 확인한 결과 폐수 내 세균의 다양성이 높아졌으며, 특히 요도감염을 유발하는 Oligella 계열의 병원성 세균이 현저히 감소함을 확인하였습니다. 

연구책임자인 안치용 박사는 “미세조류를 활용한 양돈폐수 처리는 폐수 영양염을 바이오연료의 원료 즉, 바이오매스로의 전환 기술인 바이오-리파이너리(bio-refinery)와 폐수 내 병원성 세균의 효율적 제어라는 두 마리 토끼를 함께 잡은 연구”라며, “향후 더욱 다양한 축산 기반 폐수에 적용한다면 기존 폐수처리 시스템에 버금가는 폐수 고도처리 공정으로 발전될 수 있다”라고 밝혔습니다. 

이번 연구는 마이크로바이옴 분야의 세계적인 저널인 Microbiome (IF 16.837) 2022년 08월 31일자 온라인 판에 게재되었습니다(논문명 Extra benefit of microalgae in raw piggery wastewater treatment: pathogen reduction).

이득흔 기자(pigpeople100@gmail.com)