용과나무 줄기에서 바이오차 생산 연구

농업 부산물 upcycling을 통한 환경 보호

 

베트남 과학자 그룹이 용과 줄기에서 바이오차를 성공적으로 연구 개발하여 폐수 내 크롬을 처리함으로써 환경 보호에 기여하고 있다.

용과 줄기는 중금속 오염 수처리를 위한 바이오차 생산의 원료로 활용 가능

 

쩐 뚜옛 스엉(Trần Tuyết Sương) 박사가 이끄는 지속가능발전연구소와 호치민시 자원환경대학교 환경학부 소속 과학자들로 구성된 연구팀은 버려진 용과 줄기를 활용하여 효율적인 중금속 흡착 재료를 만들어냈다.

 

쩐 뚜옛 스엉 박사에 따르면, 중금속을 함유한 산업 폐수 오염은 베트남에서 시급한 문제이다. 페인트 제조, 염색, 도금, 금속 제련과 같은 산업에서 일반적으로 납, 크롬, 아연, 구리, 철, 카드뮴과 같은 유해 금속을 환경에 배출한다. 이러한 금속은 생물학적으로 분해되지 않고 생물체 내에 축적되어 암, 신부전, 위장 손상과 같은 여러 심각한 건강 문제를 일으킨다.

 

중금속 중에서도 크롬(특히 Cr(VI))은 독성이 매우 높으며, 주로 전기 도금 산업 폐수에서 발견된다. Cr(VI)은 쉽게 세포막을 통과하여 인체 건강에 해를 끼친다. 국가 기술 표준(QCVN 40:2011/BTNMT)에 따르면 산업 폐수의 Cr(VI) 농도는 0.05 mg/L를 초과해서는 안 된다. 하지만 아주 적은 양의 Cr(VI)도 단백질 장애, 효소 억제, 암 위험 증가를 일으킬 수 있다.

 

용과 줄기에서 바이오차 생산 과정

 

용과는 남중부 및 남부 지역에서 널리 재배되며, 주기적으로 가지치기 되는 많은 양의 줄기가 효과적으로 처리되지 않아 환경 오염 위험을 초래한다. 이러한 부산물을 활용하기 위해 연구팀은 용과 줄기를 열분해하여 중금속을 흡착할 수 있는 바이오차를 만들었다.

 

용과 줄기는 롱안(Long An)성에서 수집되었다. 세척하고 건조한 후, 용과 줄기는 450°C에서 120분 동안 열분해되어 바이오차가 되었다. 그 다음, 바이오차는 분쇄되어 0.15-0.315mm 크기로 체로 걸러졌으며, 흡착 능력을 향상시키기 위해 질산(HNO3)으로 활성화되었다.

 

폐수에서 Cr(VI) 제거 효율

 

테스트 결과에 따르면 변형된 바이오차는 많은 작은 모세관이 있는 다공성 구조를 가지고 있어 흡착 과정을 최적화한다. 연구팀은 다음과 같은 조건에서 Cr(VI) 흡착 효율이 최대에 도달한다는 것을 확인했다.

• 용액 pH = 2
• 바이오차 질량 = 0.2g
• 초기 Cr(VI) 농도 = 10 mg/L
• 접촉 시간 = 90분

이러한 조건에서 흡착 효율은 88.9%에 도달했으며 흡착 용량은 2.2 mg/g이었다. Cr(VI) 농도가 10에서 40 mg/L로 증가하면 흡착 효율은 88.9%에서 56.6%로 감소하지만, 흡착된 총 Cr(VI)의 양은 2.2에서 5.7 mg/g으로 증가했다.

 

잠재적 응용

 

이 연구는 산업 폐수에서 중금속을 처리하기 위해 농업 부산물에서 바이오차를 사용하는 큰 기회를 열어주고 있다. 높은 효율성과 저렴한 원료로, 이 솔루션은 환경 오염을 줄일 뿐만 아니라 농업 부산물에서 경제적 가치를 창출하는 데 기여할 것으로 기대된다.

 

https://giaoducthoidai.vn/than-sinh-hoc-tu-than-cay-thanh-long-post705526.html