Duckweed-Integrated Bioenergy, Biofertiliser and Feed Production: A Site-Based Feasibility Assessment and Decision Framework for Smallholder Cattle Systems in Laikipia, Kenya

케냐의 건조한 고원 지대에서 소규모 축산 농가들은 소리 없이도 지속적인 위기에 직면해 있습니다. 바로 가축을 먹이는 비용이 수입보다 더 빠르게 상승하고 있다는 점입니다. 건강하고 생산적인 소를 유지하는 데 필요한 단백질이 풍부한 성분들은 대부분 수입에 의존하고 있어, 글로벌 가격 변동과 공급망 혼란에 취약합니다. 몇 마리의 가축을 키우는 농가에게 이는 종종 사료를 줄이는 것을 의미하며, 이는 결국 우유 생산량 감소와 생계의 어려움으로 이어집니다. 해결책을 찾는 과정은 농장 자체, 구체적으로는 아주 작은 부유 식물인 개구리밥(duckweed)으로 향했습니다. 이 수생 식물은 놀라운 속도로 성장하며, 물속의 영양분을 흡수하여 마치 농가들이 현재 구매하는 대두박이나 해바라기박처럼 단백질이 가득한 몸체를 구축합니다. 아이디어는 농장의 폐기물, 즉 소의 분뇨를 활용해 영양가 높은 수프를 만들고, 그 안에서 개구리밥을 키운 뒤, 결과물인 식물을 다시 동물에게 먹이는 것입니다. 이것은 버려지는 것을 가져와 변형시키고 그것을 가치로 되돌려주는 순환 농업의 개념입니다.

하지만 이 아이디어를 현실로 만드는 것은 단순히 연못에 분뇨를 쏟아붓고 기다리는 것만큼 간단하지 않습니다. 과학계는 이 식물을 통합하는 여러 가지 방법을 제안해 왔으며, 각 방법은 저마다의 논리를 가지고 있습니다. 어떤 이들은 이 식물을 물고기와 결합할 것을 제장하고, 다른 이들은 돼지나 닭과 결합할 것을 제안하며, 네 번째 옵션은 이미 농장에 있는 소와 직접 연결하여, 분뇨를 바이오가스 소화조의 연료로 사용하여 조리용 연료를 생산한 뒤 남은 액체를 연못에 공급하는 방식입니다. 특정 농장이 어떤 경로를 택해야 할지를 아는 것이 과제입니다. 돼지 농장에 적합한 시스템이 소 농장에서는 실패할 수도 있고, 습한 기후에서 번창하는 설정이 건조한 기후에서는 무너질 수도 있습니다. 특정 위치의 구체적인 현실에 맞게 이러한 옵션들을 비교할 명확한 방법 없이는, 농가들이 작동할 수 없는 시스템에 투자할 위험이 있습니다.

이것이 바로 연구자 셀린 일로(Celine Ilo)와 올루미데 아자니(Olumide Ajani)가 케냐 라이키피아 카운티 노비트(Ngobit)의 소규모 축산 그룹을 위해 해결하고자 했던 정확한 질문입니다. 그들은 농장을 짓거나 사료 급여 실험을 수행하는 대신, 전략적 기획자로서 행동하며 개구리밥의 생물학, 수질 관리, 동물 영양에 대해 알려진 모든 정보를 수집하여 의사결정 도구를 만들었습니다. 그들은 네 가지 뚜렷한 시스템 설계를 가져와 노비트 현장의 구체적인 조건인 소의 수, 물의 가용성, 지역 노동 숙련도, 에너지 수요에 대해 테스트했습니다. 이 요소들을 신중하게 따져봄으로써, 그들은 농가가 완전히 새로운 종류의 사업을 시작할 필요 없이 성공 가능성이 가장 높은 구성이 무엇인지 식별하고자 했습니다.

분석 결과 명확한 승자가 나타났지만, 이는 처음에 예상했던 이유 때문은 아니었습니다. 연구진은 가장 유망한 시스템은 기존의 축산업 내에서 모든 것을 유지하는 것이라는 점을 발견했습니다. 그들이 '개구리밥-바이오에너지-바이오비료-사료 모델'이라고 부르는 이 접근 방식은 소의 분뇨를 바이오가스 소화조를 거치게 하여 가구용 조리 가스를 생산합니다. 그 과정에서 남은 액체인 소화액(digestate)은 희석되어 개구리밥이 자라는 얕은 연못의 먹이가 됩니다. 수확된 식물은 건조되어 다시 소의 식단에 섞입니다. 이 시스템이 가장 높은 점수를 받은 이유는 새로운 가축 종을 요구하지 않았기 때문입니다. 고려되었던 다른 세 가지 옵션인 물고기, 돼지 또는 닭과 함께 개구리밥을 재배하는 방식은 농가들에게 완전히 새로운 사업을 운영하도록 강요했을 것입니다. 이는 새로운 위험, 배워야 할 새로운 기술, 그리고 새로운 비용을 수반합니다. 자원이 한정된 가족에게 새로운 동물을 추가하는 것은 무거운 짐입니다. 이미 알고 있는 일을 고수하는 것이 더 안전한 선택입니다.

연구는 또한 이 시스템이 달성할 수 있는 결정적인 한계를 밝혀냈는데, 이는 과도한 낙관론을 방지하기 위한 발견입니다. 연구진이 암소 50마리 규모의 영양분과 물의 균형을 계산했을 때, 동물들이 생산하는 분뇨는 약 500750제곱미터의 연못을 포화시키기에 충분하다는 것을 발견했습니다. 그 정도 크기의 연못에서 개구리밥은 소 한 마리당 하루에 약 812그램의 단백질을 제공할 수 있는 양을 생산합니다. 이는 가치 있는 보충제이긴 하지만, 유생우(젖소)가 필요로 하는 전체 단백질의 1% 미만에 불과합니다. 이 시스템은 구매한 사료를 완전히 대체할 수 없으며, 농장을 단백질 자급자족 상태로 만들 수도 없습니다. 대신, 이 시스템의 진정한 가치는 출력물의 조합에 있습니다. 즉, 조리용 가스를 제공하고, 원래라면 손실되었을 영양분을 회수하며, 동물의 식단에 작지만 믿을 만한 보탬을 주는 것입니다. 제한 요인은 건조한 지역에서 우려할 법한 물이 아니라, 가축 떼가 제공할 수 있는 질소의 양입니다. 즉, 연못은 물이 부족하기 전에 분뇨가 먼저 떨어질 만큼 작습니다.

안전과 생물학 또한 연구진의 권고에서 핵심적인 역할을 합니다. 그들은 모든 개구리밥이 동일한 것은 아니라고 강조했습니다. 이 식물은 다양한 유전적 품종이 존재하며, 어떤 것은 더 빨리 자라고 어떤 것은 단백질이 더 많습니다. 노비트 현장에서 자라는 특정 종류의 개구리밥이 아직 유전 코드로 식별되지 않았기 때문에, 연구진은 어떤 배치(deployment)를 하든 첫 번째 단계는 반드시 해당 식물의 정확한 정체성을 확인하는 것이어야 한다고 주장합니다. 이를 확인하지 않고서는 아무도 그것이 얼마나 빨리 자랄지, 혹은 얼마나 영양가가 높을지 보장할 수 없습니다. 더욱이, 이 식물은 분뇨에서 유래한 액체에서 자라기 때문에 유해한 박테리아나 독소를 축적할 위험이 있습니다. 연구진은 사료로 급여하기 전에 물, 액체 비료, 그리고 최종 건조된 식물 모두에 대한 안전성 테스트를 거쳐야 한다고 강조합니다.

연구에 따르면 앞으로 나아갈 길은 전면적인 생산으로 서두르는 것이 아니라, 신중하고 단계적인 과정을 따르는 것입니다. 농가는 먼저 지역 개구리밥의 정체를 확인하고, 그다음 특정 소화액에서 얼마나 잘 자라는지 테스트하며, 그 후에야 건조 및 급여 실험으로 넘어가야 합니다. 이러한 단계적 접근 방식은 문제가 발생하더라도 상당한 돈이나 노력을 잃기 전에 조기에 발견할 수 있도록 보장합니다. 연구진은 개구리밥이 소규모 농가들의 부담을 덜어줄 실질적인 기회를 제공하지만, 그 성공 여부는 전적으로 시스템을 농장의 현실에 맞추는 데 달려 있다고 결론짓습니다. 노비트의 축산 농가들에게 정답은 물고기 농가나 돼지 농가가 되는 것이 아니라, 이미 키우고 있는 가축의 관리를 개선하여 그들의 폐기물을 동물의 먹이이자 가정의 연료로 바꾸는 것입니다.