With a rapid expansion in electric vehicles, a huge amount of the spent Li-ion batteries (LIBs) could be discharged in near future. And thus, the proper handling of the spent LIBs is essential to sustainable development in the industry of electrical vehicles. Among various approaches such as pyrometallurgy, hydrometallurgy, and direct recycling, the hydrometallurgical manner has gained interest in recycling the spent LIBs due to its high effectiveness in recycling raw materials (e.g., lithium, nickel, cobalt, and manganese). However, the hydrometallurgical process not only requires the use of large amounts of acids and water resources but also produces toxic gases and wastewater leading to environmental and economic problems, considering potential economic and environmental problems. Thus, this review aims to provide an overview of conventional and state-of-the-art hydrometallurgical processes to recover valuable metals from spent LIBs. First, we briefly introduce the basic principle and materials of LIBs. Then, we briefly introduce the operations and pros-and cons- of hydrometallurgical processes. Finally, this review proposes future research directions in hydrometallurgy, and its potential opportunities in the fundamental and practical challenges regarding its deployment going forward.

오늘날 환경오염이 심각하고 폐기물이 양산되고 있는 상황에서 자원재 활용법은 1회용품의 규제를 위한 제조업자 등에 대한 재활용의무와 그 위반에 대한 권고, 부담금 등의 부과 및 1회용품 사용 금지 위반에 대한 과태료 처분을 규정하고 있다. 그런데 1회용품 사용 규제에 있어서는 현실적으로 제기되는 문제점은 첫째, 일회용품 사용 규제에 대한 명확한 가이드라인이 없고, 정부의 단속도 형식적이라는 것이다. 따라서 1회용품 사용 규제가 현실과의 괴리가 있고 규제(단속)도 비일관성・비체계성이라는 것이다. 둘째, 재활용의 무자의 재활용 의무 부과와 의무불이행 시 부과금 부과와 폐기물 부담금 등 이중규제가 행해지고 있으며, 부담금 운영에 있어서도 실효성이 미흡 하다는 것이다. 셋째, 재활용지정사업자 등이 재활용 지침 권고를 따르지 않는 경우 곧바로 명단공개 및 필요한 조치로 이어져 개인의 기본권(사생활) 침해 우려와 행정기관의 부작위로 인한 재량권의 남용으로 발생할 수 있다는 것이다. 넷째, 1회용품 사용 금지 위반에 따른 실효성 확보 측 면에서 과태료 부과의 적절성이 문제되고 있다. 이러한 문제점에 대한 해결방안으로는 첫째, 제조업자 등의 생산, 유통 단계에서의 재활용 의무를 부여하고, 관련 시설과 업소에서의 1회용품 사용을 규제하는 것이 바람직하다. 1회용품의 사용금지의 법적 기준, 범위, 한계, 방법, 제재조치 등이 구체화되어야 한다. 둘째, 1회용품에 대한 부담금 부과의 요건으로서 제품의 제조 단계에서부터 재활용이 쉬운 제품을 만들도록 유도하고 재활용 처리에 드는 부담금 부과와 폐기물 처리 부담금도 부과해야 한다. 다만 이중규제 부담을 완화하기 위한 조정이 필요하다. 셋째, 1회용품(폐기물)의 적정한 처리를 위한 지침의 준수에 대한 권고와 1회용품의 사용 규제에 대한 실효성 확보를 위해서는 그의 불이행정도와 횟수에 따른 명단공표와 필요한 조치 등 규제를 가하는 것이 바람직하다. 넷째, 1회용품 사용 금지 위반에 대한 제재(과태료)가 법적 규정과는 달리 실제적으로는 제각각이므로 과태료 부과의 사유, 대상, 금액 등에 있어서 일관성있고 체계적인 부과・징수가 필요하다. 또 1회 용품 사용 금지 위반에 대한 벌금과 징역도 고려된다.

현재 우리나라 환경부에서 발간하는 ‘전국 폐기물 발생 및 처리현황’에 의하면 소각재의 구분은 ‘소각재’, ‘연소재’로 구분되어 있으며 ‘사업장배출시설계폐기물’ 항목으로 집계되고 있다. 소각재 및 연소재의 발생 현황을 살펴보면 연소재의 경우 최근 5년간의 발생량은 큰 변화 없이 약 8,000천톤 내외로 일정한 양을 보였지만, 소각재는 매년 증가경향을 보였으며 2010년 약 1,667천톤에서 2014년 약 3,054천톤으로 두 배정도가 증가하였다. 또한, 2014년 기준 소각재의 발생비율은 소각재 및 연소재의 총 발생량(11,410.3천톤) 중 26.8%를 차지하고 있다. 발생하고 있는 소각재의 재활용은 폐기물종류 및 업종에 따라 다르지만, 일반적으로 비산재는 중금속의 유해특성이 높아 재활용이 극히 제한적이고, 바닥재는 상대적으로 유해성이 낮아 재활용 가능성이 높아 다양한 용도로 재활용이 가능하다. 본 연구는 최근 자원순환법 제정, 폐기물관리법 개정 등 환경부의 재활용활성화 정책을 적극 추진하고 있고, 바닥재가 경량골재, 재활용 벽돌, 아스팔트 채움제 등으로 다양하게 재활용되고 있는 상황을 고려하여 중금속 용출특성과 물리･화학적 특성 중심으로 제지소각바닥재에 대한 재활용의 용도 및 방법을 다양화시키기 위한 목적이 있다. 따라서 본 연구에서는 국내 7개 제지업체에서 발생하는 제지소각바닥재의 중금속 용출특성과 물리･화학적 특성을 중심으로 석탄재와 비교분석하였다. 그 결과 석탄재의 수분 및 강열감량에 대한 재활용 환경기준은 없으나, 재활용 제품 품질기준을 제시하고 있고, 제지소각재의 수분과 강열감량은 석탄재 재활용 제품의 품질기준을 만족하는 경우(유동상식)와 그렇지 않은 경우(스토커식)로 나타났다. 중금속용출은 전 항목 지정폐기물, 바닥재 재활용, 요업제품 원료기준의 용출기준을 모두 만족하였으며, 석탄재와 차이가 거의 없었다. 화학성분은 석탄재와 비교하였을 때 비슷한 범위를 보였지만, 재활용 제품 품질기준을 만족하는 경우(유동상식)와 그렇지 않은 경우(스토커식)로 나타났다. 이와 같이 유동상식에서 배출된 제지소각 바닥재의 물리화학적 특성, 중금속 용출농도가 석탄재와 큰 차이가 없고, 품질기준을 만족하는데도 불구하고 재활용이 활성화되어있는 석탄재와 비교하였을 때 제지소각 바닥재는 상대적으로 재활용의 제약을 받고 있는 것으로 보인다. 본 연구결과 유동상식에서 배출된 제지소각 바닥재는 ｢자원의 절약과 재활용촉진에 관한 법률｣ 별표 4에 제시되어 있는 석탄재의 재활용용도 중 콘크리트 및 시멘트 제품(콘크리트 혼화재, 시멘트 및 시멘트 클링커 제조 원료)으로서 재활용이 가능할 것으로 평가되며, 일부 품질기준을 충족시키지 못하는 경우(스토커식), 소각로 방식을 유동상식으로 변경할 경우 품질기준을 충족하는 것이 가능할 것으로 보인다.

Biological nitrogen removal is generally accomplished by aerobic nitrification coupled with anoxic denitrification. Many commercial wastewater treatment plants (WWTPs) use external carbon source, such as methanol, to support heterotrophic denitrification process. Using organic wastes as an alternative to commercial carbon sources could thus be beneficial by saving the expense as well as reducing the environmental footprint. Here we report a full-scale (treating 2300 m3 wastewater/d) WWTP that previously utilized a butanediol-based organic waste as the sole external carbon source, which diversified the carbon sources by using a second organic waste generated from food waste recycling. Process parameters were extensively monitored for seven months at all biological unit processes, the aerobic and anoxic tanks, as well as the recirculation flow. Bacterial community structures were analyzed at anoxic tank using next-generation sequencing. The WWTP showed a stable nitrogen-removing performance over the seven months period. The estimated COD/N utilization ratio for food waste-recycling wastewater (FRW) was near 30. The bacterial populations significantly shifted during the operation. Lactobacillaceae and Prevotellaceae were the major bacterial families in the FRW, whereas the denitrification tank was populated by many families including Saprospiraceae, Nannocystaceae, Chitinophagaceae, Eubacteriaceae, and Rhodocyclaceae. Detailed discussion of the results will be presented at the conference.