폴리젖산(PLA) 폐기물의 중온 통합소화에서 혼합기질 종류와 혼합비율이 메탄발생 및 시너지 효과에 미치는 영향

초록

폴리젖산(Polylactic acid, PLA)은 높은 생분해성으로 인해 기존 플라스틱의 대체재로 활용되고 있으나 혐기성소화 공정을 활용하여 PLA 폐기물을 처리하면 분해 및 회수 효율이 낮은 한계를 가진다. 이에 본 연구에서는 PLA 폐기물의 에너지 회수 가능성을 향상시키기 위해 음식물류폐기물(Food waste, FW) 및 잉여슬러지(Waste activated sludge, WAS)와의 통합소화 특성을 평가하였다. 중온 조건에서 회분식으로 실험을 수행하였으며 단독소화와 통합소화 조건에서의 메탄 발생 특성, 메탄수율 및 시너지 효과를 비교･분석하였다. 또한, 시너지 효과의 유의성은 분산분석을 통해 검증하였다. 단독소화 결과, 메탄수율과 메탄발생속도는 음식물류폐기물, 잉여슬러지, PLA 폐기물 순으로 나타났다. PLA 폐기물과 음식물류폐기물의 통합소화에서는 PLA 폐기물의 첨가비율 증가함에 따라 메탄수율은 감소하였으나, 시너지 효과는 16.2–21.9% 범위로 발현되었다. 반면 PLA 폐기물과 잉여슬러지와의 통합소화에서는 PLA 폐기물의 첨가비율 증가에 따른 메탄수율 감소 경향은 유사하였으나 시너지 효과는 혼합비에 따라 일정한 경향을 보이지 않았다. 일원배치 분산분석 결과, 음식물류폐기물 첨가 조건에서 혼합비에 따른 시너지 효과차이가 관찰된 반면, 잉여 슬러지 첨가 조건에서는 유의하지 않았다. 반복 이원분산분석에서는 시너지 효과는 기질 종류에 따라 유의한 차이를 보였으나 혼합비율의 전체 평균 효과는 유의하지 않았다(p>0.05). 본 연구는 PLA 통합소화에서 음식물류폐기물이 잉여슬러지보다 효과적인 기질로 작용함을 정량적으로 제시하며, 통합소화 성능이 혼합 기질의 분해 동역학적 특성에 크게 의존함을 시사한다.

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