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물 재사용을 위한 미생물
단일 오일 또는 천연가스 우물을 시추하려면 150 ~ 1,600만 갤런의 물이 필요하다고 합니다. 우물이 흐르기 시작하면 오일과 가스와 함께 표면으로 되돌아가는 유체는 주입 유체와 대수층에서 나온 염수의 조합입니다.
탄화수소, 가혹한 염분 및 산업용 화학 물질로 가득 차서 생산된 물의 대부분은 수집된 후 처리 우물에 주입됩니다. 현재 매년 생성되는 수십억 갤런 중 1% 미만이 재사용됩니다.
이 폐수를 어떻게 사용 가능한 물로 바꿀 수 있을까요? 한 가지 답은 미생물을 통해 물 정화가 가능합니다.
생산된 물에서 독성 화합물을 제거하여 농업 및 에너지 생산과 같은 다른 물 집약적 부문에서 재사용할 수 있는 미생물 기반 시스템 개발을 돕고 있습니다.
과학자들은 미생물 군집을 사용하여 도시 용수를 포함한 다양한 유형의 폐수에서 과도한 인과 질소를 제거하고 제조 공장에서 사용되는 물에서 독성 플라스틱 오염 물질을 제거할 수 있는 잠재력을 보여주었습니다.
그리고 거의 모든 도시는 수년 동안 하수를 위해 미생물 처리를 사용해 왔습니다. 담수에 대한 수요가 증가하고 있지만, 우리의 천연자원으로 거의 활용되고 있으며 기후 변화로 인해 상황이 악화할 것으로 예상합니다.
이미 환경에서 가져온 물을 재사용할 방법을 찾는 것이 더 좋으며, 필요할 때입니다. 미생물학적 수처리 과정은 최소한 이론상으로는 간단합니다.
어떤 미생물이 우려되는 오염 물질을 분해하고 생물 반응기라고 하는 용기에서 성장시킬 것인지 파악합니다. 이 지역 사회에 폐수를 추가하면 하나 이상의 종이 독성 화합물을 다른 분자로 대사 한 다음 새로운 종에 의해 흡수됩니다.
이 순환은 이상적으로 물, 질소 가스 및 이산화탄소와 같은 양성 부산물만 남을 때까지 계속됩니다. 간단한 여과 및 소독 시스템을 통과한 후 물을 안전하게 유역으로 재도입하거나 대부분의 산업 분야에 사용할 수 있습니다.
다른 접근법에 비해 효율적이고 미생물 처리는 오염된 물에서 용해된 유기 성분과 영양소를 제거하는 가장 좋은 방법의 하나로 간주합니다.
이 기술은 많은 미생물 종과 매우 구체적인 대사 능력을 결합하는 데 의존하기 때문에 각 폐수 유형에는 고한 미생물 제조법이 필요하며, 올바른 방법과 물질을 찾는 데 시간이 오래 걸릴 수 있습니다.
오늘날 널리 사용되는 대부분의 하수 처리 미생물 군집은 하수에서 자연적으로 발생하는 미생물 표본을 채취하여 탱크의 다양한 혼합물에서 배양하는 힘든 시행착오 실험을 진행하고 있습니다.
효과적이고 안정적인 미생물 그룹을 찾기 위해서 연구를 진행하고 있습니다.
과학자들은 소규모 실험에서 일부 미생물이 생성된 물 성분을 먹고 대부분의 유기체에 잠재적으로 독성이 있는 물에서 생존할 수 있도록 신진대사와 생리학에 적응할 수 있음을 입증한 자료도 있습니다.
그러나 커뮤니티는 효율성을 높이기 위해서는 추가 최적화가 필요하며 그룹은 미생물의 진화를 촉진하고 향상하기 위해 게놈 전문 지식과 장비를 갖춘 과학자들과 협력하고 있습니다.
하지만 지금도 과학자들이 선별된 단백질에 대한 유전자를 삽입하여 특화된 기능을 수행하도록 미생물을 쉽게 유전자 변형할 수 있는 시대에 치료용 미생물 군유 전체를 설계하는 것은 단순한 작업이 아닙니다.
어려움은 자연적으로 발생하는 단백질이 실제로 관심 있는 기능을 수행할 수 있는지 발견한 다음 그 단백질을 암호화하는 유전자를 파악하는 데 있습니다.
생산된 물에서 오염 물질을 24~48시간 안에 제거할 수 있는 완전한 처리 시스템을 개발하는 것을 우리는 어떤 미생물이 가장 활동적이고 가장 우세한 미생물인지, 이상적으로는 그들이 켜고 끄는 유전자 또는 경로를 파악해야 합니다.
그런 다음 생물 반응기에서 미생물의 활성을 강화하여 원치 않는 화합물을 얼마나 잘 분해하는지 개선할 수 있습니다. 물 없이는 기름을 생산할 수 없습니다.
지층에서 추출한 석유 1배럴당 평균적으로 15배럴의 폐수가 생산된다고 합니다. 그런 다음 물은 일반적으로 매우 깊은 지층으로 다시 주입되고, 약간의 처리 후에 지표수로 배출되거나, 때로는 일부 연못에서 이동합니다.
그러나 경제적으로 중요한 농업 지역인 같은 주에서 농부들은 빈번한 가뭄으로 인해 불확실성과 불안감에 직면해 있습니다. 이런 미생물의 연구는 중요한 부분이며 환경적으로 중요한 부분이라고 할 수 있습니다.
미생물에 의한 정화 원리는 자연적인 부분에서도 찾을 수 있는 부분입니다. 우리 눈에는 안 보이지만 오랜 시간 동안 산이나 자연에서 미생물을 통해 정화되는 부분과 같다고 보면 됩니다.
자연은 기본적으로 정화의 기능이 있으므로 참으로 신기한 거 같습니다. 인공적으로 만든 게 아닌 자연적으로 현재 폐수들을 분해하는 미생물들이 막 생겨나는 뉴스 기사나 정보들을 보기도 하였습니다.
이렇게 자연적으로 미생물이 생기는 현상도 굉장히 신기하다고 생각이 됩니다. 하여튼 이런 이로운 미생물들을 배양하고 응용할 수 있도록 하는 것이 현재 우리의 과제입니다.
하지만 한편으로는 새롭게 미생물들이 생겨나고 있는 부분들은 부작용에 대한 우려도 고려해야 합니다. 무조건 이롭다고 생각해서는 안 됩니다. 위험한 미생물로 새로운 바이러스가 탄생할 수도 있을 거 같습니다.
그런데도 우리는 새로운 물 정화 해법을 찾아야 합니다. 이로운 미생물에 관한 연구도 끊임없이 하여 조금이라도 효율적인 물 정화 및 재사용을 위해 노력해야 합니다.
미생물을 활용한 물 재사용에 대한 포스팅을 마치도록 하겠습니다. 다음에는 좀 더 기술적이고 원리적인 부분에 관해 내용을 다루어 보도록 하겠습니다.