Bioenergy and Material Production Potential by Life Cycle Assessment in Swine Waste Biomass

As a result of the growing livestock industry, varieties of organic solid and waste biomass are be generated in swine breeding and slaughtering stages. Anaerobic digestion is a promising alternative for the treatment of livestock waste biomass, as well as for the material recovery and energy production. Objectives of this study were to analyze the biochemical methane potential of swine waste biomasses that were generated from swine pen and slaughterhouse and to investigate the material recovery and methane yield per head. As pig waste biomass, swine slurry, blood, intestine residue, and digestive tract content were collected for investigation from pig farmhouse and slaughterhouse. The $B_{th}$ (Theoretical methane potential) and $B_0$ (Biochemical methane potential) of swine slurry generating in swine breeding stage were 0.525 and $0.360Nm^3\;kg^{-1}-VS_{added}$, the ratio of degradation ($B_0/B_{th}$) was 68.6%. $B_{th}$ of blood, intestine residue, and digestive tract content were 0.539, 0.664, and $0.517Nm^3\;kg^{-1}-VS_{added}$, and $B_0$ were 0.405, 0.213, and $0.240Nm^3\;kg^{-1}-VS_{added}$, respectively. And the ratio of degradation showed 75.1, 32.1, and 46.4% in blood, intestine residue, and digestive tract content. Material yield of swine waste biomass was calculated as TS 73.79, VS 46.75, TN 5.58, $P_2O_5$ 1.94, and $K_2O$ $2.91kg\;head^{-1}$. And methane yield was $16.58Nm^3\;head^{-1}$. In the aspect that slaughterhouse is a large point source of waste biomass, while swine farmhouse is non-point source, the feasibility of an anaerobic digestion using the slaughtering waste biomass need to be assessed in the economical aspect between the waste treatment cost and the profitable effect by methane production.

전과정 평가에 의한 양돈 바이오매스의 물질 및 에너지 자원화 잠재량 연구

본 연구는 축산부문에서 주요한 가축종인 돼지의 사육과 정과 도축 가공과정에서 발생하는 양돈 바이오매스의 발생특성을 조사 분석하고, 전과정 평가 기법을 활용하여 물질(퇴 액비) 및 에너지 (바이오가스) 자원화 잠재량을 평가함으로써 지역단위 바이오매스 순환단지 조성을 위한 기초자료를 확립하고자 하였으며, 이를 위해 양돈 바이오매스의 발생 단계를 사양단계와 도축 가공단계로 구분하여 각각의 단계에서 발생하는 양돈바이오매스의 물질 및 에너지 자원화 잠재량을 평가하였다. 사양단계는 성장단계(사육기간, 평균체중)에 따라 자돈 (1~9주, 23.4 kg), 육성돈 1기 (10~15주, 50 kg), 육성돈 2기 (16~21주, 80 kg), 비육돈 (22~26주, 110 kg)의 단계로 분류하고 도축 가공단계에서 발생하는 혈액과 폐내장류, 장내 잔재물로 구분하여 생산량을 산정하여 양돈 바이오매스의 물질 및 에너지 자원 잠재량을 평가한 결과 돼지 1두에서 발생하는 바이오매스의 총량은 542.02 kg로 나타났다. 양돈 바이오매스는 분 $210.68kg\;head^{-1}$, 뇨 $315.78kg\;head^{-1}$가 발생하는 것으로 평가되었으며, 분뇨 발생량은 성장단계별로 자돈 14.2%, 육성돈 1기 19.6%, 육성돈 2기 30.9%, 비육돈 35.2%를 차지하는 것으로 나타났다. 양돈 바이오매스에서 기인하는 매탄 생산 잠재량은 $24.56Nm^3\;head^{-1}$이였으며, 사양 단계에서 기인하는 메탄 생산 잠재량이 92.9%를 차지하는 것으로 나타났다. BMP 시험에 의한 최대 메탄생산량은 $16.58Nm^3\;head^{-1}$로 나타나 매탄 생산 잠재량의 67.5%가 에너지로 전환 가능하였으며, 94.4%가 사양 단계에서 기인하는 것으로 나타났다.