Study on the Feasibility of Utilization of Pine Cone Byproduct as a Natural Deodorizing Agent for Composting Process

퇴비화 시설용 천연 악취저감제로의 잣송이 부산물의 활용 가능성에 관한 연구

A natural deodorizing agent (NDA) was made using pine cone byproduct, and its effects on malodor emission and composting were analyzed in this study. NDA was manufactured by mixing pine cone byproduct with three species of microorganisms and water containing mineral nutrients and molasses, and then by incubating for 48 hours at $30^{\circ}C$. Lab scale experiments were done with three treatment groups, T1 (control, sawdust treatment), T2 (microorganisms and sawdust treatment group), and T3 (NDA and sawdust treatment group). During composting, temperatures reached over $55^{\circ}C$, a minimum temperature for the inactivation of pathogenic microorganisms. No differences were found in physicochemical composition of compost among treatments. However, it was observed that over usage of NDA could obstruct temperature increase, since the biodegradation rate of organic matter of NDA was relatively low, Nitrogen loss due to ammonia gas emission, which normally happens during composting, was reduced by using NDA, and hence the nitrogen level of final compost was higher in T3 than in others. During experiment, it was found that ammonia gas emission was entirely lasted through compositing duration, but the $CH_3SH$ and $H_2S$ gases were produced only at early stage of composting. The ammonia concentration trapped in $H_2SO_4$ solution during 31 days of composting in T1, T2 and T3 was 12,660mg/L, 11,598mg/L and 7,367mg/L, respectively, showing distinguishable reduction of ammonia gas emission in T3. The emissions of $CH_3SH$ and $H_2S$ gases were also remarkably reduced in T3. Based on these obtained results, usage of the deodorizing agent made with pine cone byproduct could reduce the emission of malodor during composting, without any deterioration of compost quality.

본 연구에서는 잣송이 부산물을 이용하여 인체와 가축에는 무해한 천연 잣송이 부산물 악취저감제를 제조하고 돈분뇨 퇴비화과정에 적용하여 악취 저감효과와 퇴비화에 미치는 영향을 분석하였다. 잣송이 부산물 악취저감제는 분쇄된 잣송이 부산물, 3종의 미생물(Lactobacillus spp., Alcaligenes spp., Pasteurella spp.) 그리고 무기영양소가 첨가된 당밀수를 혼합하여 수분함량을 55%로 조정한 후 $30^{\circ}C$에서 48시간 배양하여 제조하였다. 실험 처리구는 대조구인 톱밥처리구(T1),톱밥과 3종의 미생물을 혼합한 처리구(T2), 톱밥과 제조된 악취저감제(NDA) 처리구(T3)로 하여 실험실 규모의 반응기 내에서 퇴비화를 진행하면서 실험한 결과 퇴비화 기간 동안 모든 실험구는 최고온도 $55^{\circ}C$ 이상까지 상승하며 병원성 유해미생물들이 사멸되는 퇴비화 적정온도 조건에 부합하였다. 또한 퇴비화 전, 후의 이화학적 성상 변화를 분석한 결과 처리구간 큰 차이가 발견되지 않았으나 제조된 악취저감제를 20%이상 사용시 유기물 분해율이 적어져 퇴비화 과정에서 충분한 온도 상승이 이루어지지 않을 우려가 있을 것으로 판단되었다. 또한 악취저감제 사용 시 퇴비화 과정 중 암모니아 가스 발생에 따른 질소소실이 상대적으로 적어 최종 퇴비물질의 질소함량이 상대적으로 높아짐을 알 수 있었다. 퇴비화 기간 중 암모니아($NH_3$)가스 발생양상을 분석한 결과 황화수소($H_2S$)와 머캅탄($CH_3SH$) 등의 황화합물 가스와는 달리 퇴비화 전 과정을 거쳐 지속적으로 발생함을 알 수 있었다. 퇴비화 반응조에서 발생한 암모니아 가스 농도를 비교할 때 31일 동안 포집된 암모니아의 농도는 T1, T2, T3 각각 12,660 mg/L, 11,598 mg/L, 7,367 mg/L로 잣송이 부산물을 이용하여 제조된 악취저감제를 첨가한 T3에서 암모니아가스의 발생이 확실하게 저감됨을 알 수 있었다. 퇴비화 과정 중 발생하는 머캅탄($CH_3SH$)과 황화수소($H_25$)의 일일발생량과 축적량을 측정한 시험에서 제조된 악취저감제를 첨가한 T3에서는 황화수소 가스와 머캅탄 가스가 크게 감소함을 알 수 있었다. 이러한 결과로 미뤄 잣송이 부산물과 미생물을 혼합하여 제조된 악취저감제의 적량 이용은 퇴비화 과정과 퇴비 품질에 영향을 미치지 않으며 퇴비화 과정 중 발생하는 악취물질을 저감시킬 수 있음을 알 수 있었다.