특수 제작한 '전기 통하는 숯'이 오염된 논 토양의 자정 능력을 획기적으로 높여 항생제까지 분해한다는 연구 결과가 나왔다.
중국 선양농업대학 연구팀은 흑연화 바이오차(G-biochar)가 토양 내 전자 흐름을 유도해 자연 정화 물질인 수산화 라디칼 생성을 촉진한다고 18일(현지시간) 국제학술지 '바이오차'에 발표했다.
바이오차는 바이오매스(생물자원)와 숯(charcoal)의 합성어로, 목재나 식물 등을 산소 없이 열분해해 만든다.
연구팀은 기존 바이오차를 급속 전기 가열 방식인 '플래시 줄 가열'로 처리해 흑연화 바이오차를 만들었다. 이렇게 만든 바이오차는 전기 전도성이 기존보다 2.64배 높아져 토양 속에서 '전선'과 같은 역할을 했다.
이 흑연화 바이오차는 철환원 박테리아와 철광물 사이의 전자 이동을 원활하게 만드는 다리 역할을 했다. 이 과정에서 토양 정화의 핵심 물질인 활성 2가철(Fe(II)) 생성이 18.9% 증가했다.
증가한 활성 2가철은 산소와 반응해 강력한 산화제인 수산화 라디칼을 만들어낸다. 연구 결과 수산화 라디칼 생성량은 54.9% 늘어났으며, 이는 항생제인 설파메톡사졸 분해율을 57.2% 높이는 효과로 이어졌다.
실험에서 흑연화 바이오차를 투입한 토양의 설파메톡사졸은 120시간 후 100% 분해됐다. 반면 일반 바이오차를 사용했을 때는 79.8%, 아무것도 처리하지 않았을 때는 46.3% 분해에 그쳤다.
연구를 이끈 샹동 주 교수는 "흑연화 바이오차는 단순히 전자를 저장하는 '배터리'가 아니라, 필요한 곳으로 전자를 안내하는 '전선' 기능을 수행한다"고 설명했다.
이번 연구는 바이오차의 탄소 구조를 바꿔 토양 정화 기능을 극대화할 수 있다는 가능성을 제시했다. 연구팀은 이를 통해 벼농사 지역의 지속가능한 토양 오염 정화 전략을 마련할 수 있을 것으로 기대했다.