가축 분뇨에서 암모니아를 포착하여 재순환하는 것이 미국 농무부 연구자들이 개발한 공정을 이용하여 가능하게 되었다. 이 발명 덕분에 농민들은 잠재적으로 해로운 암모니아 배출을 줄이고 비료로 팔 수 있는 액체 형태로 암모니아를 농축시킬 수 있어서 능률적으로 농장 질소 관리가 가능하게 되었다.

이 연구는 사우스 캐롤라이나 주 플로렌스(Florence)에 있는 농업연구청[Agricultural Research Service (ARS)]의 해안평원 토양-물-식물연구센터에 있는 과학자 Matias Vanotti와 Ariel Szogi에 의해 수행되었다. ARS는 농무부의 내부 과학연구기관으로서, 이 연구는 기후변화와 국제간 식량 안보를 촉진하려는 농무부의 우선사항들을 지지하고 있다.

이 연구가 개발한 이 시스템은 방수성 옥회 도구와 생의학 장치에서 이미 쓰이고 있는 재료들과 비슷한 가스-투과성 막을 사용한다. 이 재료들을 사용해서 거름 암모니아 농도가 리터당 138~302밀리그램의 범위에 있었을 때 과학자들은 하루에 리터당 45~153밀리그램의 암모니아 제거 효과를 기록했다.

거름 산도가 감소했을 때 암모니아 회수는 증가했다. 예를 들어 과학자들은 pH 8.3에서 거름에서 시간당 총 암모니아 배출의 1.2% 가량을 회수할 수 있었다. 그러나 pH가 10.0에서는 거름에서 시간당 13% 가량을 회수할 수 있어서 회수율이 10배 증가했다.

후속 연구에서 Vanotti와 Szogi는 그 막 모듈을 리터당 1,290밀리그램의 암모니아를 가진 액체 거름 속에 담갔다. 8일 후에 총 암모니아 농도는 리터당 663밀리그램으로 약 50% 감소했고 산도는 pH 8.1에서 7.0으로 증가했다. 이것은 그 액체 속에 있던 가스 또는 자유 암모니아(암모니아 배출과 연관된 전체 암모니아의 일부)가 미터당 114.2 밀리그램에서 5.4 밀리그램으로 95% 감소했다는 것을 의미했다.

이 과학자들은 이러한 동일한 과정을 돼지 생 거름에서 10회 반복하여 깨끗한 용액 안에 리터당 53,000 밀리그램의 암모니아를 함유한 농축 질소를 얻어내었다.

농무부는 2011년 6월 이 발명에 대한 특허를 출원했다.

연구팀은 10여년 전부터 이 연구를 시작했는데 당시 막의 가격은 아주 비쌌다. 하지만 가격이 점차 내려가 이제는 거름에서 암모니아를 회수하는데 사용해도 아주 비용 절감적으로 바뀌었다.

과학자들은 이 과정의 규모를 올려서 돈사에서 틈이 있는 마루 아래 거름 구덩이나 거름 탱크와 웅덩이에 설치했을 때 암모니아 배출을 줄일 수 있겠는지 여부를 보고 싶어한다. 연구자들은 규모를 크게 했을 때에도 효과가 있다면 가축 생산자들은 그 기술을 이용해서 대기 규제를 맞추고, 연료도 절약하며, 가축과 돈사 작업원의 건강도 보호하고, 가축 생산성도 올리고, 회수한 질소를 비료로 판매할 수 있을 것이라고 믿고 있다.

출처 : http://www.ars.usda.gov/is/pr/2012/121101.htm (GTB)