여름철 불청객 녹조 없애는 새우껍질 바이오 숯 정화 스펀지 [고든 정의 TECH+]

[서울신문 나우뉴스]

녹조를 정화하는 바이오 숯 스펀지. 출처 : ACS ES&T Water 2023.

여름철이 되면 전국의 강과 호수, 저수지에 찾아오는 불청객이 있다. 바로 녹조다. 사실 녹조는 우리나라만이 아니라 전 세계적인 문제가 되고 있다. 이유는 여러 가지다.

우선 물을 공급하기 위해 여기저기 댐을 만들고 저수지를 만들다 보니 고인 물이 많아져 녹조류가 자라기 쉬운 환경이 만들어졌다. 여기에 대기 중 이산화탄소 농도가 높아지면서 광합성 조류가 쓸 수 있는 이산화탄소 역시 많아졌다. 지구 온난화로 여름이 길어진 것 역시 녹조류 번식에 유리하다. 마지막으로 빗물을 타고 흘러 들어온 영양분 역시 물속에서 증식하는 녹조류에게 큰 보탬이 되고 있다.

이렇게 여러 가지 이유가 있지만 결론적으로 말하면 모두 인간 때문에 심각해진 것으로 볼 수 있다. 문제를 더 심각하게 만드는 건 녹조류 가운데서 일부는 광합성만 하는 게 아니라 독성까지 있다는 것이다. 식수 확보를 위해 댐을 건설했지만 오히려 이것 때문에 물이 오염되는 아이러니한 상황이 된 것이다.

녹조 문제를 해결하기 위해 많은 과학자가 연구에 뛰어들었다. 이 가운데 중국 후난 대학의 과학자들은 좀 색다른 소재를 대안으로 제시했다. 식품 가공 과정에서 나오는 폐기물인 새우 껍질을 이용한 바이오 숯(biochar)이 바로 그것이다.

새우 껍질을 산소가 없는 환경에서 섭씨 300도로 가열하면 독성이 없는 바이오 숯이 된다. 새우 껍질 바이오 숯의 특징은 내부에 수많은 구멍이 있는 다공성 구조라는 것이다. 이를 폴리비닐 알코올 사이에 넣고 다시 과황산염으로 처리하면 내부에 작은 구멍에 과황산염이 들어가 코팅된다.

연구팀은 실제 녹조 현장에서 떠온 독성 녹조류인 마이크로시스티스(Microcystis aeruginosa)를 대상으로 실험을 진행했다. 물속에 스펀지를 넣으면 녹조류가 물과 함께 스펀지 내부로 흡수된다. 그리고 마이크로시스티스가 내부에 코팅된 산화제인 과황산염에 노출되면 세포막에 파괴되어 죽게 된다.

저널 ACS ES&T Water에 발표한 논문에서 연구팀은 실제 녹조가 심한 물에 이 바이오 숯 스펀지를 넣었을 때 마이크로시스티스의 85%가 파괴됐다고 보고했다. 연구팀은 이 바이오 숯이 주변 환경에 무해하며 임무가 끝나면 쉽게 회수할 수 있다고 주장했다.

물론 이 주장은 검증이 필요하지만 바이오 숯은 식품 폐기물 혹은 농업, 임업 폐기물을 유용하게 활용할 수 있는 방법으로 주목받고 있다. 바이오 숯이 녹조를 안전하고 효과적으로 제거할 수 있다면 더 다양한 폐기물에서 같은 기술을 시도해 볼 수 있을 것이다.

 

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com