하수처리시설의 방류수 수질기준은 계속적으로 강화되고 있으며, 이러한 기준을 충족시키기 위해 다양한 공법을 적용하려는 노력들이 증가하고 있다. 지금까지는 질소, 인 처리를 목적으로 활성슬러지 공법을 많이 적용해왔지만, 활성슬러지 공법의 경우 용존산소 및 온도 유지, 미생물의 생장에 필요한 탄소원이 부족할 경우 추가적인 메탄올 공급의 필요 등과 같은 문제점들을 가지고 있어 대안책이 필요한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 응집제 주입을 통해 유기물 뿐만 아니라 질소, 인 등을 제거하여 활성슬러지 공법을 대체할 수 있는 응집-침전 1차 처리(Chemically enhanced primary treatment, CEPT)의 최적화 과정을 진행하였으며, 추가적으로 CEPT 슬러지를 이용하여 혐기성 소화를 진행하였을 때 메탄 생성효율에는 어떠한 영향을 미치는지 확인하고자 하였다. 먼저 문헌조사를 통해 총 7개의 후보군(FeCl2, FeCl3, FeSO4, PACl, Al2(SO4)3, 키토산, glucan)을 선정하였으며, jar-test를 통해 응집제로써의 적용가능성 및 최적 주입량을 확인하였다. Jar-test의 경우 광주 제 1하수처리장으로 들어오는 하수 원수 500ml를 이용하여 진행하였으며, 급속교반(150rpm, 1분), 완속교반(40rpm, 10분), 침전(10분) 순으로 진행한 뒤 상징액을 통해 저감효과를 확인하였다. 90% 이상의 탁도 저감효과를 보인 FeCl3, PACl, Al2(SO4)3 대상으로 CEPT 슬러지를 제작하여 혐기성 소화를 진행하였다. jar-test에서는 PACl이 응집제 주입량 대비 가장 높은 탁도저감효과를 보인 반면, 혐기성 소화 공정에서는 PACl을 이용하여 제작한 CEPT 슬러지의 메탄 발생효율이 가장 낮고, FeCl3를 주입한 경우에 가장 메탄발생효율이 높은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 PACl의 Al 성분이 미생물의 생장을 저해한 반면, FeCl3의 경우에는 Fe3+가 Fe2+로 환원되는 과정에서 유기물로부터 H+를 받아 유기물의 분해속도를 촉진시켰기 때문인 것으로 추측된다.

2015년에 UNFCCC(United Nations Framework Convention on Climate Change)에서 채택된 파리기후변화협약(Paris Agreement)은 195개국의 당사국들이 온실가스 배출을 감축해야 하는 목표와 실행계획이 담겨 있으며, 우리나라는 2030년 온실가스 배출전망치(BAU, Business As Usual) 대비 37%를 감축 목표로 약속하였다. 현재 우리나라의 이산화탄소 배출량은 2015년 기준으로 세계 8위로서 에너지 다소비 국가에 속한다. 우리나라가 채택한 온실가스 배출량 감축 목표를 달성하기 위해서는 최대 15.2조 원에 달하는 GDP 손실을 동반하기 때문에 단계적인 감축의 필요성이 시급하다. 우리나라의 메탄가스 배출량은 2014년 기준으로 26.6백만 톤 CO2eq 수준으로 이중 약 27%(7.3백만 톤 CO2eq)가 폐기물 매립지에서 유출된다. 국내에서는 230개소의 매립지 중 17개의 시설에서만 매립 가스 자원화 시설이 운영되고 있으며, 발생하는 메탄의 약 29% 만이 에너지원으로서 자원화되고 있다. 또한, 현재 중･소규모의 매립지에서의 메탄은 저농도로 발생하기 때문에 일반적으로 대기 중에 무분별하게 방출되고 있는 현실이다. 국내에서 사용하고 있는 규모별 메탄가스의 처리기술은 바이오 가스발전, 연소처리, 메탄 산화 등이 있으며, 경제성을 비교하였을 시 매립지 규모에 상관없는 생물학적 산화기술이 연소처리보다 저비용으로 메탄을 처리할 수 있다. 위와 같이 현재 생물학적 산화 기술의 필요성이 확대되는 반면에 호기성 메탄산화균의 군집분포 특성에 관한 세부적인 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 매립토에 함유되어있는 메탄산화균에 의한 메탄산화속도를 GC를 통해 비교 측정하여 그 중 산화 속도가 가장 우수한 토양을 선정하여 16s rRNA 염기서열 분석법을 통해 형성되어 있는 미생물의 군집을 분석함으로써 추후 메탄산화균의 기초자료가 될 수 있을 것으로 기대된다.

기후 변화가 점차 가속되는 현 상황에서 온실가스를 줄이고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 우리나라에서 발생하는 메탄가스 배출량은 2014년 기준 26.6백만톤 CO2eq 수준으로, 이중 약 27% (약 7.3 백만톤 CO2eq)는 폐기물 매립지에서 유출되고 있다. 또한, 국내 230개소의 매립지 중 대규모 매립지 17개 시설에서만 매립가스 자원화 시설을 운영하고 있으며, 매립지에서 발생하는 메탄의 29%만을 자원화로 이용하고 있다. 나머지 중소규모매립지를 포함하여 71%의 메탄은 무방비 상태로 대기상으로 유출되고 있다. 기존의 매립지 가스 처리방법으로는 매립가스에 포함된 메탄을 회수하여 에너지화하는 ‘매립가스자원화’ 및 매립가스를 소각처리하는 ‘연소방식’으로 구분할 수 있다. 매립가스자원화는 메탄가스 농도가 30%~40% 이상이고 매립가스 발생량이 2~3Nm3/min이상이어야 하는 단점이 있으며, 대규모 매립지에서만 경제성이 확보되는 한계가 있다. 연소처리는 중소규모 매립지에서도 적용은 가능하지만, 가스 포집 시설의 설치가 필요하고 처리 효율이 낮으며, 불완전 연소로 인해 다이옥신 등이 발생하는 단점이 있다. 매립지 규모별 메탄가스의 처리기술의 경제성을 비교하였을 때 매립지 규모에 상관없이 생물학적 산화기술이 연소처리에 비해 저비용으로 메탄을 처리할 수 있는 것으로 확인되었으며 폐기물 매립량이 600,000톤 이하인 경우에는 매립가스자원화보다도 경제적임을 확인할 수 있다. 생물학적 산화 시스템은 유럽 등에서는 중소규모 매립지에서의 탄소중립을 위하여 제시되었으며, 매립지 복토층에 서식하는 미생물을 이용하여 메탄을 이산화탄소로 산화시키는 기술이다. 미생물 복토층을 최적의 서식 조건으로 조성함으로써 메탄산화 효율을 증진시킬 수 있으며, 미생물의 메탄 산화 속도 및 매립 가스 발생량에 따라 메탄저감 효율이 좌우되며, 매립가스 발생량이 적은 경우 100%까지도 산화가 가능한 바이오필터와 같이 인위적인 메탄산화 시스템을 운영할 수도 있다. 이에 본 연구는 매립토, 퇴비, 부숙토 3가지의 시료를 대상으로 회분식 실험을 통해 메탄산화균의 활성도를 파악하였다. 또한 실험결과, 메탄산화가 가장 우수한 매립토를 대상으로 메탄산화균을 분리배양 하였으며, 이후 연속식 실험을 통해 메탄산화균의 메탄산화속도를 평가하였다.

This study was conducted to evaluate Raphanus sativus extracts to methane reduction in rumen. Five different levels of R. sativus extracts were used to investigate the most effective dosing level for the decrease of methane production in the rumen. The rumen fluid was collected from a cannulated one Hanwoo cow (BW=450±30 kg) consuming 600 g/kg timothy and 400 g/kg concentrate. On fermentation day, rumen fluid was collected at 2 hr postfeeding R. sativus extracts was dosed to achieve final concentration of 0, 1, 3, 5, 7, and 9% respectively, to fermentation bottles containing the mixture of rumen fluid and McDougall’s buffer and 300 mg of timothy was added as a substrate. The fermentation was conducted for 3, 6, 9, 12, 24, 48 and 72 hr incubation time at 39℃ with shaking. In vitro ruminal pH values were measured normal range for ruminal fermentation. Dry matter disappearance was significantly higher (p<0.05) at 3 hr incubation time 1, 3 and 5% doses than that of control. The highest methane reduction was observed in 12 hr incubation time 5, 7 and 9%. The carbon dioxide emission was also significantly (p<0.05) lower than that of control at 12 hr incubation time 5, 7 and 9%. The total volatile fatty acid was no significant difference between control and all doses level at 12 and 24 hr incubation time. At 24 hr incubation time, the result of real-time PCR were indicated that M. archea was significantly lower (p<0.05) at all doses level comparing to that of control. In conclusion, R. sativus extracts were significantly decreased methane emission. R. sativus extracts were significantly lower (p<0.05) than that of control at 12 hr incubation time 5, 7 and 9% and no adversely effect in rumen pH, dry matter disappearance and total VFA.

This study was conducted to evaluate natural plant extracts for methane gas reduction in ruminants. Rumen fluid was collected from cannulated Hanwoo cow (450±30 kg) consuming 400 g/kg concentrate and 600 g/kg timothy. The 15 ml of mixture comparing McDougall’s buffer and rumen fluid in the ratio 2 to 1, was dispensed anaerobically into 50 ml serum bottles. Rumen fluid contents were collected and in vitro fermentation prepared control (timothy, 300 mg), ginseng, balloon flower, yucca plant, camellia, tea plant and ogapi extracts were added at the level of 5% against 300 mg of timothy as a substrate (v/w) and incubated for 3, 6, 9, 12, 24, 48, and 72 h. In vitro pH values range 6.55~7.41, this range include rumen titration. The dry matter digestibility was not differ between all treatments and control. Total gas emission was significantly higher (p<0.05) in ginseng and balloon flower treatments on 24 h than in control. Carbon dioxide emission was not differ all treatments on 9 h than in control and significantly higher (p<0.05) yucca plant, camellia and tea plant treatments on 12 h than control. Methane emission was not differ all treatments on 6 h than in control. The rumen microbial growth rate was significantly higher (p<0.05) in ginseng, balloon flower on 12 h and significantly higher (p<0.05) in ginseng, yucca plant, tea plant and ogapi treatments on 24 h than in control. Total VFA was significantly higher (p<0.05) in tea plant and ogapi treatments on 12 h than in control and significantly higher (p<0.05) in ginseng, balloon flower treatments on 48 h than in control. Acetic acid was significantly lower (p<0.05) in ginseng and balloon flower treatments on 24 h than in control. Propionic acid was significantly higher (p<0.05) in ginseng and balloon flower treatments on 48 h than in control. As a results, sixth natural plant extracts had no significant effect dry matter digestibility and negative on rumen fermentation, but not effect methane reduction.

폐기물매립지에서 함수율은 폐기물의 분해속도뿐만 아니라 폐기물의 분해율에도 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 이에 매립지 내부의 수분을 인위적으로 증가시켜 매립가스 발생량을 증대시키는 bioreactor 공법이 연구되고 있다. 따라서 향후에는 국내외 매립가스 자원화를 계획 및 진행하고 있는 폐기물매립지를 대상으로 bioreactor 공법이 적용될 것으로 예상되며, 이를 위해 매립지 내부의 함수율 변화에 따른 매립가스 발생특성이 예측되어야 할 것이다. 그러나 기존 연구들에서는 실내실험 및 현장 실증실험을 통하여 bioreactor 공법 적용에 따른 조기안정화 및 매립가스 발생량 증대 효과만을 나타내었을 뿐 함수율 변화가 폐기물의 분해도 및 분해속도에 미치는 영향을 수치적으로 나타내지 않아 bioreactor 공법 적용에 따른 정확하고 신뢰성 있는 매립가스 발생량 예측이 어려운 점이 있다. 이에 본 연구에서는 매립지 내부에서의 함수율 변화가 메탄발생 특성에 미치는 영향을 평가하여 향후 함수율 변화에 따른 메탄발생량 및 발생속도 예측의 기초자료로 이용하고자 하였다. 시료는 가연물 중 매립지에 가장 높은 비율로 매립되는 종이를 대상으로 하였다. 각 반응조별 초기 함수율은 10%, 20%, 30%, 40%, 50%로 설정하였으며, 초기함수율 10~40%의 반응조들은 가스발생이 중지되었을 때 함수율을 10%씩 증가시켜 최종적으로는 모든 반응조의 함수율이 50%에 도달하도록 실험을 진행하였다. 실험결과 메탄발생이 최초 중지되는 시점의 각 반응조별 메탄발생 비율은 50% 반응조 대비 10%는 0.4%, 20%는 0.8%로 메탄발생이 매우 미미하였으며, 30%는 6.5%, 40%는 28.9%로 매우 적은 메탄발생 비율을 나타내었다. 이후 각 반응조마다 메탄발생이 중지되는 시점에 함수율을 10%씩 증가시켜 모든 반응조의 최종 함수율이 50%가 되도록 하였으며, 실험 종료 후 메탄발생 비율은 초기함수율 50% 대비 10%는 3.5%, 20%는 7.0%, 30%는 25.1%, 40%는 49.6%로 나타났다. 이론적으로는 초기 함수율이 낮아도 최종 함수율이 동일하면 유기물의 분해속도는 달라도 최종 함수율이 나타내는 메탄발생량과 동일한 값을 나타내어야 하나 초기함수율 10~40% 반응조 모두 초기함수율 50%가 나타내는 메탄발생량에 훨씬 못미치는 메탄발생량을 나타내었다. 따라서 메탄발생량과 연관하여 초기함수율은 매우 중요 인자이며, 메탄발생이 중지되는 시점에 수분을 추가로 주입하면 메탄발생이 다시 시작되나 최종 메탄발생량은 초기 함수율이 낮을수록 크지 않을 것으로 판단된다.

우리나라 폐기물관리법(구폐기물관리법)에서는1997년 재활용 규정을 제정한 이후, 사업장일반폐기물 중 석탄재, 점토점결주물사, 광재 및 무기성오니 등은 성토재 등으로 재활용할 수 있도록 해왔다. 그러나 해당 폐기물에는 아연, 납, 불소 등의 성분이 현행 토양오염 우려기준을 초과하는 경우가 있어, 과거 적법한 절차를 거쳐 폐기물을 재활용하였더라도 토양환경보전법에 따라 부지정화를 시행하는 사례가 종종 보고된다. 과거 폐기물을 성토재 등으로 재활용한 지역의 부지정화를 시행하는 경우, 토양과 폐기물은 최대한 분리/선별한 후에 각각 토양환경보전법과 폐기물관리법에 따라 처리하는 것이 원칙이다. 또한, 토양정화 비용과 폐기물처리 비용이 차이를 고려할 때, 경제적인 측면에서도 토양과 폐기물을 분리하는 것이 매우 중요하다. 하지만, 앞서 언급한 석탄재 등의 폐기물은 육안상 토양과 구별이 어렵고, 물리적 성상(입도 및 밀도) 또한 토양과 유사하기 때문에 일반적인 방법으로는 선별이 불가능한 문제가 있다. 본 논문에서는 TPH, 아연, 비소 등이 1지역 토양오염우려기준을 초과하는 폐기물 재활용지역을 대상으로 XRF분석을 실시하였고, 조사결과를 토대로 오염토양과 폐기물에 대한 분류기준 수립하고 ‘토양환경보전법’과 ‘폐기물관리법’의 적용여부를 판단하는 자료로 활용하고자 하였다. XRF를 이용하여 측정한 주요 성분을 ternary diagram (SiO2, CaO/MgO, Al2O3/Fe2O3/기타)을 이용하여 비교하였으며, 오염토사와 폐기물은 성분비에 따라 구별이 가능함을 확인하였다. 토양오염도 조사결과 폐기물시료의 TPH, 아연, 비소의 농도는 토양에 비해 3~4배 정도 높게 측정되어, 폐기물을 분리/선별하는 것만으로도 토양오염도를 상당 부분 낮출 수 있을 것으로 기대된다.

우리나라의 메탄가스 배출량은 2014년 기준 26.6백만톤 CO2eq 수준으로, 이중 약 27% (7.3 백만톤 CO2eq)는 폐기물매립지에서 유출되고 있다. 매립지에서의 메탄유출을 저감하는 가장 이상적인 방법은 매립가스를 포집하여 에너지화하는 “매립가스 자원화” 방식이다. 그러나, 이를 위해서는 가스포집시설, 가스정제시설 및 발전설비 등의 설비투자가 필요하며, 매립가스 발생량이 2~3 N㎥/min (메탄가스 농도 35%~50%)이상의 대규모 매립지에서만 경제성 확보가 가능하다고 알려져 있다. 이런 이유로 230개소의 매립지 중 17개 시설에서만 매립가스 자원화 시설을 운영하고 있으며, 대부분의 중소규모 매립지에서는 메탄유출에 대한 별다른 대책이 없는 실정이다. 본 연구에서는 중소규모의 매립지 5개소를 선정하여 “공기주입을 통한 호기성 매립지 전환” 및 “매립지복토층을 이용한 생물학적 메탄산화 기술”의 메탄저감 성능과 경제성을 검토하였고 “매립가스 자원화”와 비교하였다. 매립가스 자원화를 검토하기 위한 매립가스 발생량은 LandGem 모델을 이용하여 산정하였으며, 폐기물의 성상(메탄잠재발생량 및 메탄발생속도추정)및 매립량은 환경부 통계자료를 이용하였다. 공기주입에 따른 호기성전환 비율은 주입압에 따른 유효반경을 산정하여 추정하였으며, 복토층에서의 메탄산화 효율은 문헌조사를 통해 결정하였다. 기술검토 결과 공기주입과 복토층 메탄산화기술을 조합하는 경우 70~85% 수준까지 메탄유출을 저감할 수 있는 것으로 추정되었으며, 중소규모 매립지의 경우 매립가스 자원화와 비교하여 상대적으로 우수한 경제성을 나타냈다.

This study was conducted to investigate the antibacterial, antioxidant, and in vitro greenhouse gas mitigation activities of fermented Scutellaria baicalensis Georgi extract. Seven starter cultures were used, comprising four of lactic acid bacteria and three of Saccharomyces cerevisiae. Ten grams of S. baicalensis Georgi powder was diluted in 90 mL autoclaved MRS broth. Each seed culture was inoculated with 3-10% (v/v) S. baicalensis Georgi MRS broth and incubated at 30℃ for 48 h. Among the starter cultures used, only Lactobacillus plantarum EJ43 could withstand the fermentation conditions. This fermentation broth was dried and extracted with ethanol to assess its antibacterial, antioxidant, and in vitro methane mitigation activities. The extract of S. baicalensis Georgi fermented by L. plantarum EJ43 (SBLp) showed higher antibacterial activity (bigger clear zone) compared to the unfermented S. baicalensis Georgi extract (SB0). SBLp also presented 1.2 folds higher antioxidant activity than SB0. During in vitro rumen fermentation, SBLp showed reduction in methane production compared to SB0 or the control. In conclusion, fermentation by L. plantarum EJ43 may enhance antibacterial and antioxidant activities of S. baicalensis Georgi and decrease enteric methane production.

Livestock manure treatments have become a more serious problem because massive environmental pollutions such as green and red tides caused by non-point pollution sources from livestock manures have emerged as a serious social issue. In addition, more food wastes are being produced due to population growth and increased income level. Since the London Convention has banned the ocean dumping of wastes, some other waste treatment methods for land disposal had to be developed and applied. At the same time, researches have been conducted to develop alternative energy sources from various types of wastes. As a result, anaerobic digestion as a waste treatment method has become an attractive solution. In this study has three objectives: first, to identify the physical properties of the mixture of livestock wastewater and food waste when combining food waste treatment with the conventional livestock manure treatment based on anaerobic mesophilic digestion; second, to find the ideal ratio of waste mixture that could maximize the collection efficiency of methane (CH4) from the anaerobic digestion process; and third, to promote CH4 production by comparing the biodegradability. As a result of comparing the reactors R1, R2, and R3, each containing a mixture of food waste and livestock manure at the ratio of 5:5, 7:3, and 3:7, respectively, R2 showed the optimum treatment efficiencies for the removal of Total Solids (TS) and Volatile Solids (VS), CH4 production, and biodegradability.

The increase in carbon stock and sustainability of crop production are the main challenges in agricultural fields relevant to climate change. Methane is the most important greenhouse gas emitted from paddy fields. This study was conducted to investigate the effects of tillage and cultivation methods on methane emissions in rice production in 2014 and 2015. Different combinations of tillage and cultivation were implemented, including conventional tillage-transplanting (T-T), tillage-wet hill seeding (T-W), minimum tillage-dry seeding (MT-D), and no-tillage-dry seeding (NT-D). The amount of methane emitted was the highest in T-T treatment. In MT-D and NT-D treatments, methane emissions were significantly decreased by 77%, compared with that in T-T treatment. Conversely, the soil total carbon (STC) content was higher in MT-D and NT-D plots than in tillage plots. In both years, methane emissions were highly correlated with the dry weight of rice (R 2 = 0.62~0.96), although the cumulative emissions during the rice growing period was higher in 2014 than in 2015. T-T treatment showed the highest R 2 (0.93) among the four treatments. Rice grain yields did not significantly differ with the tillage and cultivation methods used. These results suggest that NT-D practice in rice production could reduce the methane emissions and increase the STC content without loss in grain yield.

Biochemical methane potential (BMP) of residual wastes from transesterification was tested to safely recycle carcass via rendering process. The carcass was obtained from a buried site for avian influenza (AI) infected poultry. Rendered lipid generated by a pilot-scale high-pressure rendering process was the main source of transesterification for biodiesel recovery. To test the feasibility of waste-to-energy approach for AI infected carcass, we compared the BMPs of various fractions of rendered materials from the carcass. BMP and specific methanogenic activity results indicate that transesterification waste shows better digestibility than that of rendered lipid, and the digestion performance was comparable to that of liquid residue. Biogas yields of glycerol, rendered lipids, and liquid residue were estimated as 0.11 L/g chemical oxygen demand (COD), 0.06 L/g COD, and 0.17 L/g COD, respectively. Regression analysis support that biogas production rate of glycerol (21 mL/g COD/d) was much faster than that of lipid (7 mL/g COD/d) while that of liquid residue was similar (24 mL/g COD/d). In summary using transesterification waste as a bioresource for bioenergy conversion can be a viable and sustainable option for the complete termination of burial site.

가축분뇨를 포함한 유기성폐기물의 직매립과 해양배출이 전면 금지되면서 바이오가스화는 유기성폐기물을 신재생에너지원으로 활용할 수 있는 대안으로 각광받고 있다. 가축분뇨의 국내 발생량은 2012년을 기준으로 173,052 m³/day 정도 발생하고 있으며, 전국 양돈장에서 발생되는 돈분뇨의 89.3%는 자원화(퇴비, 액비화), 9.7%는 위탁 처리하고 있다. 또한 국내에서 가축분뇨를 유기성폐기물로 활용하는 바이오가스화 시설은 평균 9.6 m³/ton의 바이오가스를 생산하고 있다. 이에 비하여 음식물류폐기물은 109.7 m³/ton, 음식물류폐기물 폐수(음폐수)는 40.9 m³/ton으로 가축분뇨가 현저히 적은 가스발생량을 보이고 있어 바이오가스화 효율 기준을 만족시키지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 돈분뇨의 발생원인 양돈장에 대한 유기물 성상분석 및 바이오가스 발생량을 산정하므로써 실제 바이오가스화시 발생될 수 있는 잠재적인 메탄수율을 도출하고자 한다. 현재 운영 중인 양돈장에서 사육되는 돼지의 생애주기별, 농가 구조 및 분뇨 수거 방식을 고려한 샘플링을 실시하였다. 총 7곳의 농가를 대상으로 현장조사를 수행하여 기본적인 이화학적 성상인 삼성분(수분, 가연분, 회분), 영양성분(탄수화물, 단백질, 지방), 원소분석(C, H, N, S), 질소(총질소, 암모니아성 질소) 등을 분석하여 농가에서 발생되는 돈분뇨의 잠재적인 메탄수율을 산정하였다.

The objective of this study was to determine the CH4 oxidation factor (%) and the CH4 oxidation rate (g m−2 d−1) in landfill cover soil. To quantify in-situ rates of CH4 oxidation, CH4 and CO2 fluxes were measured on a landfill site using the static chamber technique. The CH4 oxidation factor obtained in this study through the mass balance method ranged between 41% and 61%, which is much higher than the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) default value of 10%. The higher CH4 oxidation factor derived in this study can be explained by the CH4 bottom flux in addition to the soil texture. The CH4 oxidation factors were observed to increase with decreases in CH4 bottom flux. Therefore, when CH4 bottom fluxes are high in a landfill, using a gas collection system can enhance CH4 oxidation factor. The CH4 oxidation rates were estimated to range from 16.6 g m−2 d−1 to 20.8 g m−2 d−1. In addition, this study was conducted to evaluate the effects of vegetation on the CH4 oxidation factor. The results showed that the CH4 oxidation factors for bare soil, vegetated soil, and soil adjacent to a gas well were 57%, 70%, and 44%, respectively. The results indicate that vegetation on landfill covers can increase the CH4 oxidation factor because of increasing soil porosity.

This study was conducted to investigate the effects of different carbon sources on the anaerobic fermentation characteristics in the startup phase using the biochemical methane potential test. The treatments for this experiment were combinations of carbon sources (starch, cellulose, and xylan). Anaerobic fermentation was done at 37oC for 18 days with agitation and pH, ammonia nitrogen, volatile solids reduction, gas production, methane content, and methane production were investigated at 0, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 9, 12, 15, and 18 days after incubation in triplicate. In the experiment, the pH was changed depending on the characteristics of the carbon source. The ammonia nitrogen concentration was the highest in the starch-treated group at 7, 12, and 15 days after incubation (P < 0.05). Cumulative volatile solids reduction was the highest in the cellulose-treated group at 18 day after incubation (P < 0.05) and cumulative gas production was higher in the cellulose-treated group than for other two treatments at 18 day after incubation (P < 0.05). Methane content was the lowest in the xylan-treated group at 18 days after incubation (P < 0.05). Cumulative methane production was higher in the xylan-and cellulose-treated group than in the starch-treated group at 18 days after incubation (P < 0.05). In this study, the carbon sources had significant effects on anaerobic fermentation characteristics; especially, the carbon source was shown to have a positive effect on the operation time and hydraulic retention time for the anaerobic digestion startup phage. Therefore, carbon sources should be considered systematically for efficient anaerobic digestion of organic waste.

The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) recommended the first order decay (FOD) model for estimating methane emissions from solid waste landfills. However, selecting appropriate parameter is a major challenge in methane emission modeling. The degradable organic carbon (DOC) and the fraction of degradable organic carbon which decomposes (DOCF) are the two primary parameters in the methane generation potential (L0). The DOC is the amount of organic carbon that can be decomposed by biochemical reactions in microorganisms. Chemical analysis methods are currently available to measure the DOC including using total organic carbon and element analysis methods. However, chemical analysis methods are not appropriate for determination of the DOC, which indicated that the DOC should be measured by biochemical tests. In addition, these methods should consider a fossil carbon content that needs a complex and high cost of analysis. The DOCF is an estimate of the fraction of carbon that is ultimately degraded and released from landfills. However, no methodology is provided for determination of the DOCF in landfills. Therefore, the purpose of this study was to suggest methodologies for the determination of DOC and DOCF in solid waste landfills. A biochemical methane potential (BMP) test could be used to calculate the DOC because the BMP represents an upper limit on the methane potential of a waste, which corresponds to a maximal amount of degraded organic carbon. The calculation was based on the assumption that the DOCF is 100%. In this study, two methodologies were suggested to determine the DOCF in landfills. The first one uses a new equation (DOCF = 2.76W-0.44) with moisture content in the landfill that actual methane flux data are unavailable. Moisture content is a major ecological parameter on the anaerobic biodegradability of the solid waste in the landfill. Another methodology is to use L0,Landfill/L0,BMP ratio. The L0,Landfill could be determined by a regression analysis if methane flux data were available.

This study was conducted to serve as the basis for establishing a standard cultivation, which enhances the alternative utilization of pig manure, a major cause of environmental pollution, by finding a means for reducing greenhouse gas emissions for eco-friendly cultivation. In a laboratory, CH4 and CO2 emission patterns were investigated corresponding to incremental pig manure treatments in paddy soil. The emissions peaked 12 to 27 days after manure application in the 100~400% applications. It was found that increasing applications of pig manure resulted an increase in CH4 and CO2 emissions. Additionally, application of more than 150% emitted a larger amount of these gasses than applying chemical fertilizer. However, the test application of 100% pig manure emitted a smaller amount of CH4 and hence Global Warming Potential (GWP) than those emitted by chemical fertilizer. If appropriate amount of fertilization is applied in compliance with the standard application rate, the pig manure may be effective in reducing greenhouse gas emissions and the soil environment made more favorable than with the use of chemical fertilizer.

농경지의 볏짚 수거량이 증가하면서 부족한 유기물을 공급하기 위하여 녹비작물을 이용하고 있다. 녹비작물은 유기물공급과 화학비료 대체가 가능한 우수한 유기물원이다. 그러나 농경지에서 분해되는 과정에 메탄을 발생시키기 때문에 메탄발생량을 줄이기 위한 노력이 요구된다. 따라서 논토양에서 녹비작물을 이용할 때 메탄발생량을 줄이기 위하여 경운깊이를 달리하여 시험하였다. 벼 생육기간 중 메탄 발생량은 이앙 후 63일, 74일에 가장 많았고 이앙 후 74일 이후부터 감소되었으며 이앙 후 106일에는 거의 발생되지 않았다. 녹비종류에 따른 메탄발생량은 보리환원구에서 가장 많았고, 그 다음은 헤어리베치, 화학비료 순이었다. 경운 깊이에 따른 메탄발생량은 10 cm경운보다 20 cm로 경운함으로써 화학비료는 22.5%, 헤어리베치 환원구는 12.4%, 보리환원구는 11.7% 감소되었다. 벼 재배기간 동안 대기온도는 30~40℃였고, 지온은 대기온도보다 약 2~10℃정도 낮았다. 산화환원전위(Eh)는 이앙 전 관개를 시작하면서 급격히 토양이 환원되어 (-)값을 나타냈다. 작물 재배기간 동안 산화환원전위차는 –300~-500 mV으로 낮았으며 관개가 중단된 이앙 후 106일 이후에는 다시 급격하게 증가되었다. 쌀 수량은 경운깊이에 따른 차이는 없었으나 녹비작물중에서는 헤어리베치 환원구에서 가장 많았다. 논토양에서 헤어리베치를 이용할 때 20 cm로 경운하여 메탄발생을 효과적으로 줄일 수 있었다.

Mathematical models have been developed to evaluate methane emission from landfills. The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) and the US Environmental Protection Agency (USEPA) have provided first-order decay (FOD) models to estimate methane emission from landfills. The methane generation potential (L0) and the methane generation rate constant (k) are the two primary parameters in the FOD model. A major challenge in landfill gas modeling is estimating these parameters. The IPCC recommended that every country should develop country-specific emission factors appropriate for its circumstances and characteristics. The k value represents the rate constant associated with waste decomposition. In general, there are two different approaches for estimating a k value for a landfill. One uses actual field data in comparison with modeled data. However, this approach is limited by the spatial and temporal characteristics of landfill. Another approach is to collect samples of landfilled waste and then measure their biodegradability of waste as a function of waste age. As biodegradability is a surrogate for landfilling age, lower biodegradability would be expected in order samples. The objective of this study was to determine a k value using an anaerobic test (GB21). To achieve this objective, the GB21 which is used in Germany was conducted to estimate biodegradability of waste samples, and k value was determined based on FOD equation. Waste samples were collected at a landfill located in A City, Korea. The landfill is a valley-type landfill. It received municipal solid waste from 1990 to 2010. Food and paper wastes were the major fractions, constituting about 62.9% of the total amount disposed. However, the Ministry of Environment in Korea banned direct landfilling of food wastes in 2005, since then, food waste has no longer been disposed into landfills. In this study, the landfill site was separated into four areas based on landfilling age, and four samples were collected from each area. Cumulative biogas production for the waste excavated from the landfill varied from 6.9 to 35.8 Nl/kg-Dry Matter. Cumulative biogas production for landfilling age of 1 year was 35.8 Nl/kg-DM and it decreased to 6.9 Nl/kg-DM after 14 years. The k value obtained from this study was 0.156 yr-1 and was higher than the default k prescribed by the IPCC, which is 0.09 yr-1 in boreal and temperate climates. The higher k values obtained in this study can be explained by the high proportion of food waste disposed into the studied landfill. The default k values of rapidly degrading wastes including food waste and sludge are 0.185 yr-1. In addition a higher k value will result in predictions of more methane generation in the early years after waste burial, resulting in higher estimates of uncollected methane in greenhouse gas inventories. This work contributes to understanding decomposition rate of landfilled waste by examining biodegradability determination and providing k value for landfill.

본 연구는 반추위 메탄저감용 약용식물 첨가제 개발을 위해 유산균을 이용하여 발효한 두충 및 감초 추출물의 항균활성, 항산화활성 및 in vitro 반추위 발효시험을 실시하였다. 발효 약용식물 추출물 제조를 위해 접종된 종균의 성장효율을 조사하기 위해 실시한 생균수 측정 결과 L. curvatus NJ40, L. brevis NJ42 및 L. plantarum NJ45가 두충과 감초 모두에서 유의적으로 높은 균주 성장을 나타냈다(p<0.05). 항균활성측정 결과는 두충과 감초 추출물에서 공통적으로 L. curvatus NJ40 및 L. plantarum NJ45 로 발효한 추출물이 일부 병원균에 대한 항균효과를 나타내는 것으로 조사되었다. In vitro 반추위 발효시험에서 두충 및 감초 발효 추출물을 적용한 결과, 감초 추출물에서 메탄 저감효과가 나타났다. 특히 반추위내 미생물 발효 특성을 대표할 수 있는 휘발성지방산 생성효율을 향상 시키면서, 전반적 반추위 발효에 부정적 영향이 없는 것으로 나타났다.