음식물 폐기물은 대표적인 유기성 폐기물로 2005년 육상 직매립이 금지된 이후 다양한 처리 방법이 시도되고 있으며, 그중 혐기성 소화는 폐기물 처리와 동시에 바이오가스 형태로 에너지를 회수할 수 있어 음식물 폐기물 처리의 효과적인 방안으로 주목받고 있다. 하지만 음식물 폐기물 내 존재하는 지질은 분해 속도가 느리고 가수분해 산물인 LCFAs가 메탄 생성균에 독성 영향을 미치는 등 혐기성 소화를 어렵게 하는 것으로 알려져 있다. 아파트단지에서 수거한 음식물 폐기물의 지질과 LCFAs 농도를 확인해본 결과 15.75% by dry wt.의 지질이 함유되어 있었으며, 지질이 가수분해 되었을 때 발생되는 LCFAs 함량은 약 47.80 g-COD/kg인 것으로 나타났다. 문헌연구 결과 이는 혐기성 소화조에서 LCFAs가 누적될 경우 문제를 초래할 수 있는 상당한 양인 것으로 확인되었다. 따라서 본 연구에서는 음식물 폐기물의 혐기성 소화 과정에서 지질과 LCFAs가 초래할 수 있는 문제점들을 고찰하였으며, 이에 대한 해결방안으로 지질 제거 전처리를 적용하여 그 효과를 분석하였다.

  혐기성 소화 과정에서 지질의 분해산물인 LCFAs는 산 생성과 메탄 생성에 저해를 유발하는 것으로 나타났다. 메탄 생성에 대한 저해 현상은 지체기 발생과 메탄 발생 속도 감소로 나타났으며, LCFAs의 농도가 높을수록 저해 정도는 심화되었다. LCFAs 저해실험을 통해 산출된 메탄 발생 속도를 50% 감소시키는 저해농도인 IC50(concentration of toxicant causing 50% inhibition)는 약 1,440 mg-COD/L로 분석되었다. 또한 LCFAs 농도가 3,000 mg-COD/L 경우에는 자신의 분해과정인 B-oxidation에도 저해가 일어나 LCFAs가 완전히 분해되지 못하는 현상이 관찰되었다. 이는 혐기성 반응조에서 LCFAs가 3,000 mg-COD/L 이상 높아질 경우 B-oxidation 저해가 발생하여 LCFAs가 분해되지 못하고 축적될 수 있음을 의미하며, LCFAs가 축적될 경우 LCFAs가 유발하는 저해현상은 더욱 심화될 것으로 판단된다. 혐기성 회분식 실험을 통하여 음식물 폐기물의 혐기성 소화에서 지질 제거 전처리의 효과를 분석해본 결과 LCFAs에 의해 유발되는 산 생성 과정과 메탄 생성 과정에서 저해현상을 예방하여 지체기가 감소되고 메탄 발생 속도가 증가되며, COD 제거율이 높아지는 등 혐기성 소화 효율이 향상되는 결과를 보였다. 이와 더불어 LCFAs에 의한 스컴 발생을 억제할 수 있으며, 스컴 발생 시에는 조기에 안정화될 수 있어 소화조의 안정성을 향상시킬 수 있는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구결과로 판단할 때 지질 제거 전처리는 음식물 폐기물의 혐기성 소화에서 소화효율 향상과 안정적인 소화조 운용에 상당한 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다. LCFAs의 저해는 LCFAs 농도가 높아질수록 B-oxidation 저해 현상이 발생하는 등 저해영향이 현저하게 커지기 때문에 높은 유기물 부하율로 운용되는 건식 혐기성 소화(dry anaerobic digestion)의 전처리 공정으로 적용될 경우 그 효과는 배가 될 것으로 판단된다.