Journal of Korean Society of Environmental Engineers (대한환경공학회지)

Korean Society of Environmental Engineers (대한환경공학회)
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Assessment for $CO_2$ Biomineralization Characteristics and its Applicability for Solidified Sludge

이산화탄소 생광물화 특성 및 슬러지 고화물 적용성 평가

  • Min, Dong-Hee (Department of Environmental Engineering, Inha University) ;
  • Ahn, Chang-Min (Department of Environmental Engineering, Inha University) ;
  • Han, Ji-Sun (Department of Environmental Engineering, Inha University) ;
  • Yoon, Soon-Uk (Department of Environmental Engineering, Inha University) ;
  • Jeon, Eun-Jeong (Sudokwon Landfill Site Management Corp.) ;
  • Won, Jong-Choul (Sudokwon Landfill Site Management Corp.) ;
  • Chun, Seung-Kyu (Sudokwon Landfill Site Management Corp.) ;
  • Kim, Chang-Gyun (Department of Environmental Engineering, Inha University)
  • 민동희 (인하대학교 환경공학과) ;
  • 안창민 (인하대학교 환경공학과) ;
  • 한지선 (인하대학교 환경공학과) ;
  • 윤순욱 (인하대학교 환경공학과) ;
  • 전은정 (수도권매립지관리공사) ;
  • 원종철 (수도권매립지관리공사) ;
  • 천승규 (수도권매립지관리공사) ;
  • 김창균 (인하대학교 환경공학과)
  • Received : 2011.10.11
  • Accepted : 2011.11.28
  • Published : 2011.11.30
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Abstract

This study was conducted to characterize $CO_2$ biomineralization on several minerals (i.e., CaO, MgO, $SiO_2$) by bottle test in an aqueous solution and solidified sludge using different aerobic bacterial strains like Bacillus megaterium and Bacillus pasteurii by batch test. These bacteria promote the formation of microenvironments that facilitate the precipitation of mineral phases that were unsaturated in the bulk solution. For one type of mineral solely amended, the $CO_2$ was reduced at the highest of 4.0 mmol for MgO while it was not that much lower for CaO and $SiO_2$ showing 1.1 and 0.3 mmol $CO_2$2, respectively. For two types of minerals simultaneously amended, the $CO_2$ was reduced at the greater extent for both Ca + Mg and Mg + Si showing 2.7 and 2.3 mmol, respectively whereas it was less for Ca + Si at 1.8 mmol. For solidified sludge, the $CO_2$ reduction rate changed depending on the volume of solidified sludge placed in the medium and the input $CO_2$ concentration.. The reduction rate of $CO_2$ was increased with increasing the volume of solidified sludge. Results of XRD analysis indicate that $CaCO_3$ (Calcite) was dominantly formed among others (e.g., Aragonite, Dolomite). SEM analysis showed that the sample with Bacillus pasteurii, could more form minerals rather than control. As demonstrated in this study, $CO_2$ would be effectively sequestered in biomineralization process.

본 연구는 이산화탄소의 생광물화에 관한 연구로 광물별 생광물화 특성을 알아보기 위하여 CaO, MgO, $SiO_2$ 수용액을 이용하여 bottle test를 진행하였으며, 슬러지 고화물을 이용하여 batch test를 진행하였다. 대상 미생물은 생광물화 관련 미생물 중 Bacillus Megaterium과 Bacillus pasteurii 종을 이용하여 실험을 진행하였다. 단일 수용액을 사용한 실험에서는 CaO, MgO, $SiO_2$에 대해 각각 1.1, 4.0, 0.3 mmol의 이산화탄소 가스가 감소되었다. 혼합 수용액을 사용한 실험에서는 Ca + Mg, Ca + Si, Mg + Si에 대해 각각 2.7, 1.8, 2.3 mmol의 이산화탄소가 감소되었다. 슬러지 고화물을 이용한 batch test의 경우, 슬러지 고화물의 양과 주입된 이산화탄소 가스의 농도에 따라 각각 다른 이산화탄소의 소모를 보였다. XRD 분석 결과, Ca 이온이 존재할 때 $CaCO_3$ (Calcite)가 가장 잘 형성되었으며, SEM 분석 결과, 생광물화 반응 후 대상매체에 단립화된 결정이 더 많이 형성된 것을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과 생광물화 기술이 이산화탄소를 저감하기 위한 기술로 활용될 수 있음을 알 수 있었다.

Keywords

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