Efficiency of AZ compound as a bio-desalination and a bio- treatment of saline wastewater and applied for irrigation

식수로 쓰거나 농작물을 재배하기에는 너무 짠 물은 세계 여러 지역에서 점점 커지는 문제입니다. 가정과 공장에서 나오는 폐수가 소금과 섞이면, 전통적인 방식으로는 쉽게 정화할 수 없는 독성 수프가 됩니다. 문제는 두 가지입니다. 물에 녹아 있는 높은 수준의 염분이 식물을 죽이고, 유기 폐기물과 중금속이 토양을 오염시킨다는 점입니다. 과학자들은 자연 그 자체를 이용해 이 문제를 해결할 방법을 오랫동안 찾아왔으며, 폐기물을 먹어 치우거나 염분이 높은 환경에서도 살아남을 수 있는 미생물에 주목해 왔습니다. 목표는 염분을 제거하는 동시에 유해한 오염 물질을 깨끗하게 제거하여, 폐기물을 농업용 자원으로 바꿀 수 있는 생물학적 방법을 찾는 것입니다.

최근 이집트 아인샴스 대학교의 한 연구자는 특정 생물학적 혼합물인 AZ 화합물이 이 이중 과업을 수행할 수 있는지 테스트했습니다. AZ 화합물은 실험실에서 배양된 다양한 유형의 박테리아를 혼합하여 만든 강력한 정화 팀입니다. 연구자는 라스 수드르(Ras-sudr)의 연구소에서 수집된 고염도 폐수 샘샘플을 채취하여 제어된 반응기에 넣었습니다. 이 반응기는 박테리아가 번식할 수 있는 자연 환경을 모방하여 따뜻하고 일정한 온도를 유지하며 공기를 공급받았습니다. 연구팀은 이 박테리아 혼합물을 짠 물에 첨가하고 2일 동안 변화를 관찰하며 정기적으로 샘플을 채취하여 측정했습니다.

결과는 박테리아가 빠르고 효과적으로 작동했음을 보여주었습니다. 24시간 이내에 AZ 화합물은 총 용존 고형물(물속의 모든 염분과 미네랄을 측정하는 지표)을 거의 70% 감소시켰습니다. 물은 21,000ppm이 넘는 매우 높은 염분 함량으로 시작하여 6,000ppm 직전까지 떨어졌습니다. 이는 상당한 감소였으며, 대부분의 용도로 쓰기에는 너무 짠 물을 사용 가능한 상태에 훨씬 가깝게 변화시켰습니다. 동시에 박테리아는 물속의 유기 폐기물을 제거했습니다. 이들은 물의 오염 정도를 나타내는 표준 척도인 생물학적 산소 요구량(BOD)과 화학적 산소 요구량(COD)을 80% 이상 제거했습니다. 또한 인산염을 거의 모두 제거했으며, 환경에 유해한 조류 번식을 일으킬 수 있는 영양분인 암모니아 질소의 상당 부분도 제거했습니다.

단순히 물을 깨끗하게 하는 것을 넘어, AZ 화합물은 중금속을 걸러내는 필터 역할도 했습니다. 연구에 따르면 박테리아는 알루미늄, 철, 망간, 붕소, 바나듐, 아연과 같은 독성 원소를 상당량 제거했습니다. 예를 들어, 이 처리는 알루미늄과 바나듐을 80% 이상 제거했고, 철을 70% 이상 제거했습니다. 이 과정은 물의 산도(pH)를 변화시키지 않았으며, 실험 내내 안정적으로 유지되었습니다. 이는 박테리아가 단순히 문제를 가리는 것이 아니라, 새로운 화학적 불균형을 만들지 않으면서 오염 물질을 능동적으로 분해하거나 흡수했음을 시사합니다.

정화된 물이 실제로 농사에 안전하고 유용한지 확인하기 위해, 연구자는 벼를 이용한 두 번째 실험을 진행했습니다. 벼는 염분에 민감한 작물이며, 연구에 사용된 '기자 179(Giza 179)' 품종은 가뭄과 염분에 대한 내성이 있는 것으로 알려져 있습니다. 연구자는 온실 안 화분에 벼를 심고 세 그룹으로 나누었습니다. 한 그룹은 신선한 수돗물로 물을 주었고, 다른 한 그룹은 처리되지 않은 원래의 짠 폐수를, 세 번째 그룹은 AZ 화합물로 처리된 물을 주었습니다. 처리되지 않은 짠 폐수로 물을 준 벼는 성장이 없었으며 수확량도 제로였습니다. 반면, 처리된 물로 물을 준 벼는 활기차게 자랐습니다. 이 벼들은 높이가 거의 58cm에 달했고, 30개의 이삭을 맺었으며, 건강한 뿌리와 싹을 발달시켰습니다. 비록 신선한 수돗물을 준 식물만큼 높게 자라지는 못했지만, 아무런 처리를 하지 않은 식물보다는 훨씬 우수했습니다.

연구는 AZ 화합물이 염수 폐수를 관개용 자원으로 바꾸는 실행 가능한 방법이라고 결론짓습니다. 박테리아 혼합물을 사용함으로써 단 한 번의 과정으로 물의 염분을 제거하고 유기 폐기물과 중금속을 정화할 수 있습니다. 처리된 물은 온실 조건에서 주요 식량 작물인 벼의 성장을 지원하는 것으로 나타났습니다. 이는 이러한 생물학적 접근 방식이 담수 부족 지역과 염수 폐수가 풍부한 지역에서 실질적인 해결책을 제공할 수 있음을 시사하며, 단 이 방법이 대규모로 확장되어 노지에서도 테스트될 수 있어야 합니다. 이 연구는 자연의 미생물 일꾼들을 활용하여 복잡한 환경 문제를 해결하고, 위험한 폐기물을 인구를 먹여 살릴 수 있는 물로 바꿀 수 있음을 강조합니다.