버미필트레이션(Vermifiltration)이 지렁이를 활용해 낙농업 메탄 오염에 대응하는 방법
축산업이 환경 발자국을 줄여야 한다는 거센 압박에 직면함에 따라, 저기술(low-tech) 생물학적 해결책이 주목받고 있습니다. 농부들은 붉은 지렁이와 미생물을 활용하여 독성 가축 분뇨를 관리 가능한 자원으로 전환함으로써, 온실가스 배출에 맞설 강력한 무기를 마련하고 있습니다.
버미필트레이션의 과학
전통적인 분뇨 관리 방식은 대개 산소가 부족한 대형 라군(lagoon)에 슬러리를 저장하는 방식에 의존합니다. 이러한 환경에서는 메탄 생성균(methanogens)이라 불리는 미생물이 번식하며, 수소와 이산화탄소를 소비해 메탄을 생성합니다. 메탄은 100년 기준으로 이산화탄소보다 온난화 효과가 최대 275배나 강력한 온실가스입니다. 또한, 이러한 슬러리를 부적절하게 살포할 경우 질산염 용출로 이어져 지하수를 오염시키고 연안 해역에 독성 조류 대발생(algae blooms)을 일으킬 수 있습니다.
이때 등장한 것이 칠레 기업 BioFiltro가 개척한 버미필트레이션 공정입니다. 이 방식은 우드칩과 부순 강석 같은 천연 재료로 만든 '바이오필터'를 활용합니다. 이 더미 안에서 수십만 마리의 붉은 지렁이가 유익한 미생물과 함께 유기물을 분해합니다. 이러한 생물학적 활동은 메탄과 아산화질소의 생성을 극적으로 줄이는 동시에, 대장균(E. coli)이나 살모넬라와 같은 병원균이 토양이나 용수로 유입되기 전에 걸러내는 역할을 합니다.
캘리포니아에서의 생물학적 해결책 확대
미국 최대의 우유 생산지인 캘리포니아는 이러한 생물학적 개입의 주요 시험장이 되었습니다. 캘리포니아주 메탄 배출량의 약 45%가 낙농업에서 발생하며, 그중 절반 이상이 분뇨에서 기인합니다.
이를 해결하기 위해 캘리포니아는 2016년에 낙농장과 매립지가 2030년까지 메탄 배출량을 2013년 수준보다 40% 감축하도록 규정하는 법안을 제정했습니다. 고기술 낙농 소화조(digester)가 흔한 대응책이지만, 히크먼(Hickman)의 Alberto Dairy와 같은 많은 농가는 버미필트레이션을 선택하고 있습니다. 이러한 변화의 주요 동력은 단순함과 비용 효율성입니다. 현재 미국 내 낙농장에서 8개의 버미필트레이션 시스템이 가동 중이며, 16개가 추가로 건설 중이거나 내년 도입 예정입니다. 이들은 주로 캘리포니아의 농업 중심지에 집중되어 있습니다.
광범위한 환경적 영향
과제의 규모는 엄청납니다. 세계자원연구소(World Resources Institute)는 낙농 및 양돈 농장의 분뇨 관리가 미국 전체 온실가스 배출량의 1.6%를 차지하며, 전 세계적으로는 축산업 전체 기후 영향의 약 10%를 차지한다고 추정합니다.
생물학적 여과 방식으로의 전환은 유망하지만, 연구원들은 장기적인 성공 여부가 다양한 농장 조건에서의 더욱 엄격한 테스트에 달려 있다고 강조합니다. 효과적으로 규모를 확장한다면, 이러한 '천연' 기술은 낙농 부문이 주의 법적 의무를 준수하는 데 중추적인 역할을 할 수 있습니다. 캘리포니아주는 현재 낙농 부문이 2030년까지 연간 메탄 배출량을 이산화탄소 500만 메트릭 톤에 해당하는 양만큼 감축할 수 있는 궤도에 올라와 있다고 추정하지만, 법적 목표치와의 격차를 줄이기 위해서는 여전히 많은 과제가 남아 있습니다.
핵심 요약
- 생물학적 여과: 버미필트레이션은 붉은 지렁이와 우드칩 바이오필터를 사용하여 분뇨를 분해함으로써 메탄, 아산화질소 및 질산염 오염을 크게 줄입니다.
- 규제 동력: 2030년까지 메탄 배출량을 40% 감축하라는 캘리포니아의 명령은 고기술 소화조와 저비용 생물학적 해결책 모두의 도입을 촉진하고 있습니다.
- 환경적 필요성: 분뇨 관리가 전 세계 축산업 기후 영향의 10%를 차지함에 따라, 지하수 오염과 대기 온난화를 방지하기 위해 이러한 방식의 규모를 확장하는 것이 매우 중요합니다.