이스라엘 연구진, 기름 유출 정화 위한 새로운 방법 개발

이스라엘 연구진이 대량의 기름 및 기타 탄화수소를 흡수하는 동시에 박테리아가 오염 물질을 분해하도록 돕는 셀룰로오스 기반 에어로겔을 개발해, 기름 유출을 더 빠르고 포괄적으로 처리할 수 있는 방법을 제시했다.

네게브 벤구리온 대학교 환경생명공학 연구소의 연구진에 따르면, 이 소재는 엔진 오일, 제트 연료, 가솔린, 등유를 포함한 유성 물질을 자체 무게의 약 100배까지 흡수할 수 있다고 한다. 또한 이 에어로겔은 특히 해양 환경에 유출된 탄화수소의 자연적인 생분해를 촉진할 수 있다.

탄화수소 유출은 오랫동안 바다, 토양, 지하수를 오염시키며 주요 환경 위협으로 작용해 왔다. 기존의 정화 방법은 대개 유류의 확산을 막는 데 초점을 맞추고 있다(예를 들어, 부표를 사용하여 표면에 떠 있는 유류가 퍼지는 것을 방지하는 방식). 그 후 가능한 한 많은 오염 물질을 제거한다.

연구진의 접근 방식은 이러한 즉각적인 정화 노력과 생분해를 결합하여, 오염된 지역을 더 철저하게 처리하는 동시에 오염 물질의 장기적인 분해 속도를 높일 수 있는 잠재력을 지니고 있다.

이 연구는 아리엘 쿠슈마로(Ariel Kushmaro) 교수의 지도 하에 벤구리온 대학교 공과대학의 다니트 리사 카르사기 비론(Danit Lisa Karsagi Biron) 박사가 주도하여 수행되었으며, 학술지 『Chemical Engineering Journal Advances』 8월호에 게재되었다.

쿠슈마로 교수는 “이번 연구 결과는 우리가 개발한 방법이 수생 및 해양 환경의 기름 유출을 처리하기 위한 다목적적이고 지속 가능한 플랫폼으로서의 잠재력을 입증한다”고 말했다.

“물리적 흡착과 생분해를 결합함으로써, 이 기술은 즉각적인 유출 차단과 장기적인 환경 복구를 모두 해결하는, 기존 접근 방식에 대한 유망하고 혁신적인 대안을 제시한다.”

연구진은 ‘영양소 보충 탄화 에어로젤(Nutrient-Supplemented Carbonized Aerogels, NSCA)’이라 명명한 물질을 개발했다. 이 소재는 탄화수소를 흡수하는 동시에 해양 환경에서는 흔히 부족하지만 생분해를 담당하는 박테리아에 중요한 영양소인 질소와 인을 공급하도록 설계되었다.

연구에 따르면, “유류 유출은 물과 토양을 오염시켜 생태적 균형을 파괴하는 심각한 환경 위험 요소이다. 그 영향을 완화하기 위해 다양한 정화 기술이 개발되어 왔다.”

연구진은 “영양소가 보충된 탄화 에어로겔(NSCA)을 사용하여 수중 환경에서 현장 흡착과 생분해를 결합한 새로운 전략을 제시한다”고 밝혔다.

유류로 오염된 인공 해수를 이용한 실험에서, 연구진은 영양소가 첨가되지 않은 탄화 에어로겔에 비해 NSCA가 유류 분해 효율을 현저히 향상시킨다는 사실을 확인했다.

또한 연구진은 다양한 열분해 온도와 영양소 농도가 소재의 성능에 미치는 영향도 테스트했다. 연구진은 360°C(680°F)의 낮은 온도에서도 효과적인 NSCA를 생산할 수 있으며, 450°C(842°F)에서 최적의 성능을 발휘한다는 사실을 확인했다.

해당 온도에서 에어로젤은 높은 발수성을 보였으며, NSCA 1그램당 원유 78그램(2.8온스)을 흡착할 수 있는 탄화수소 흡착 용량을 나타냈다.

또한 이 연구에서는 에어로젤 내 영양소 농도를 높이면 생분해 속도와 정도가 모두 직접적으로 증가한다는 사실도 밝혀졌다.

연구진은 NSCA가 유류 유출 사고를 정화하는 데 있어 에너지 효율적이면서도 효과적인 접근 방식을 제공할 수 있으며, 탄화수소의 즉각적인 제거와 장기적인 환경 내 분해 문제를 동시에 해결할 수 있다고 결론지었다.