태양열을 이용한 바이오 고형물 비료용 질소 시연을 위한 컨소시엄

게시일2022년 12월 17일2023년 7월 11일저자

바이오 고형물로부터 비료용 질소를 만들기 위해 현재 토지 적용 지역 근처에 설치될 거울의 태양광 장 레이아웃 - 태양열 에너지를 사용하여 바이오 고형물을 건조함 IMAGE@Ryan Shininger, Solar Dynamics

내년에는 Solar Dynamics와 Andritz Separation이 포함된 American Infrastructure Holdings LLC가 이끄는 컨소시엄이 뉴멕시코주 앨버커키에 파일럿 시설을 건설하여 태양열로 구동되는 바이오 고형물로부터 입상 비료를 생산하는 새로운 건조기 기술을 시연할 예정입니다.

화석연료는 현재 비료용 질소와 인산염을 제조하는 방법에 사용됩니다. 인광석을 채굴하여 분쇄하거나, 질산암모늄 비료 제조 공정의 일부로 공기 중의 질소를 화학적으로 반응시키기 위해 고온에서 연소시키는 데 사용됩니다.

산업 공정에서 화석 연료 열을 대체하는 것은 세계의 차세대 과제 중 하나입니다. 우리 기후를 불안정하게 만드는 배출물의 3분의 1은 화석 연료를 사용하는 산업 열에서 비롯됩니다.

Solar Dynamics는 건조기에 열을 공급하기 위해 태양광 시스템을 공급할 것입니다. 이 회사는 이미 태양열 과정을 설계하고 계산적으로 시뮬레이션하기 위한 자금을 지원받았으며 이제 태양열 에너지 시스템과 Albuquerque Bernalillo 카운티 수자원 관리청 물 재생 처리 공장의 바이오솔리드에서 공급되는 건조기 시스템을 통합하는 태양열 필드를 구축할 준비가 되어 있습니다. 비료로 상업적으로 판매할 수 있는 질소 과립을 생산합니다.

Solar Dynamics의 수석 엔지니어인 Ryan Shininger는 “현재 이 공장에 있는 바이오 고형물의 약 70%가 토지에 적용되고 있습니다. “이 시범 프로젝트는 현재 토지에 적용되는 것의 절반을 사용합니다. 성공한다면 남은 바이오 고형물을 처리하기 위해 공장을 두 배로 늘려 바이오 고형물을 전혀 사용하지 않도록 할 것입니다.”

현재 바이오솔리드의 30%만이 재활용됩니다. 나무 조각 및 기타 유기 물질과 혼합하여 지역 농장, 공원, 야구장 및 기타 조경 지역에 퇴비로 판매하거나 훼손된 토지를 개선하기 위한 토양 개선을 합니다. 미국이 비료에 사용되는 질소의 절반 이상을 수입하면서 질소, 인, 미량 영양소가 풍부한 바이오 고형물을 버리는 것은 분명히 말도 안되는 일입니다.

바이오솔리드를 땅에 버리는 대신 과립형 비료로 업사이클링하는 것은 가치가 있습니다. 80%가 물로 구성된 바이오 고형물은 때때로 수백 마일 떨어진 곳으로 운반되어 매립지에 버려지거나 땅에 뿌려집니다. 이 폐기 프로세스는 연방 및 대부분의 주 환경법을 준수하지만 환경적으로 최적이지는 않습니다.

태양열 공정은 폐기물 바이오 고형물로부터 질소 펠릿을 생성합니다. IMAGE@Ryan Shininger, Solar Dynamics

앨버커키에서는 그렇지 않지만 일부 지역에서는 토지 적용으로 인해 영양분이 지역 수로로 유출되고 지하수로 침투될 수 있습니다. 더 중요한 것은 바이오 고형물의 토지 처리가 메탄, CO2 및 NOx와 같은 온실가스를 생성한다는 것입니다.

“많은 곳에서 원시 바이오고형물을 농작물을 재배하기 위해 토지에 적용하더라도 이는 여전히 폐기 전략으로 남아 있으며, 부적절하게 관리할 경우 한 번에 너무 많은 질소와 인이 추가될 수 있습니다. 식물은 일부를 사용하지만 나머지는 낭비됩니다. 영양분이 수로에 쌓이면 아무것도 살 수 없는 산소가 없는 “죽음의 지대”가 생길 수 있습니다.”

지정학적 이점도 있다. 식품 생산에 중요한 이러한 비료 광물에 대한 최근 세계 시장의 충격을 감안할 때, 국내에서 이를 도시 바이오고형물로부터 재활용하면 잠재적으로 불안정한 해외 공급원으로부터 수입에 대한 의존도가 줄어듭니다.

“그러나 이것은 우크라이나 전쟁 이전의 문제입니다.”라고 Shininger는 말했습니다. “미국 정부는 이미 국내 비료 생산량을 늘리려는 계획을 가지고 있습니다. 현재 미국에서 사용되는 비료의 50% 이상이 수입되고 있으며, 대부분은 중국이나 러시아에서 수입됩니다. 그러나 분명히 전쟁은 시스템에 추가적인 스트레스를 가했습니다.”