도축부산물의 혐기소화를 통한 바이오에너지 잠재량 평가

목적:본 연구에서는 에너지화 활용도가 극히 낮은 유기성 폐기물인 도축부산물의 혐기소화 특성 파악을 위해 양돈 내장류 4종(염통, 간, 허파, 대창)의 부위별 성상 조사와 메탄 수율 평가를 수행하였다. 방법:4종의 양돈 도축폐기물 시료의 기초 성상(총고형물 등) 분석, 유기물 함량(전당, 조단백, 조지방) 분석, 원소 분석(조대 원소 및 미량원소)을 수행하였다. 이를 통해 시료의 물질수지를 파악하고 이론적 메탄 수율을 계산하였으며 미량원소의 결핍 가능성을 평가했다. BMP (biochemical methane potential) 테스트를 통해 실험적 메탄 수율을 산출하였다. 끝으로 BMP 테스트 결과 해석을 위해 exponential 및 modified Gompertz 추세모델을 비교･평가하였다. 결과 및 토의:양돈 도축폐기물은 높은 유기물 비(VS/TS)와 COD 농도를 나타내 고농도 유기성 폐기물로 평가되었다. 적내장류(염통, 간, 허파)는 조단백, 조지방, 전당 순의 유기물 조성을 나타냈으나 백내장류인 대창은 조지방의 함량이 가장 높았다. 양돈 도축폐기물은 혐기소화 기질로 적합한 것으로 판단되나 적내장류의 낮은 C/N 비 및 대창의 미량원소 Co의 부족 등 저해 요소가 있으므로 병합소화로 활용하는 것이 더욱 안정적일 것으로 보인다. BMP 테스트를 통한 바이오에너지 잠재량 평가 결과 시료들은 299-592 mL/g VS의 잠재적 메탄 생산과 80% 이상의 높은 생분해도가 예상되나, 예외적으로 간 시료는 생분해도가 낮게(62.7%) 산출되었다. 회분식 메탄 생산은 modified Gompertz 모델에 의해 성공적으로 모사되었고, 5일 이내의 생장지체기(λ)와 10-15일 사이의 T80 (technical digestion time)이 도출되었다. 결론:도축부산물이 혐기소화 기질로서 활용 가능하다고 판단되었다. 이 중 특히 백내장인 대창이 유기물 함량, C/N 비, 생분해도 등 다양한 측면에서 기질 활용 가능성이 긍정적으로 평가되었다. 본 연구의 결과는 도축부산물 혐기소화에 있어 기초자료로 활용 가능하며, 향후 연속공정 연구 및 경제성 평가 등 후속 연구가 필요할 것으로 판단된다. Objectives:This study was conducted to assess the bioenergy potential of pig slaughterhouse by-products (heart, liver, lung and large intestine). Methods:First, the four pig organ samples from the slaughterhouse were assessed by (1) basic characterization (such as total solids), (2) organic components characterization (total carbohydrate, crude protein and crude lipid) and (3) elemental analysis (both macro- and micro-elements). From these, the mass balance and the theoretical methane yield of the samples were derived, and potentially deficient micro-elements were identified. Next, biochemical methane potential test was performed to determine the experimental methane yield. Finally, two models (exponential and modified Gompertz) were assessed to fit the methane production profiles. Results and Discussion:All slaughterhouse by-product samples showed high volatile solids/total solids ratios and chemical oxygen demand levels. Between protein, lipid and carbohydrate, the ‘red organs’ (heart, liver and lung) had the protein as the most abundant component (followed by lipid), whereas the ‘white organ’ (large intestine) had the lipid as the most abundant (followed by protein). Potential weakness of the mono-digestion of the by-products would be the lower C/N ratio of the ‘red organs’ and the lower level of Co of the ‘white organ’; thus, anaerobic co-digestion with another substrate might be more feasible. The pot