라이스 패디는 비교적 짧은 시간에 걸쳐 이산화탄소보다 지구 온난화 전위가 훨씬 높은 유력한 온실 가스 인 메탄 (CH4)의 중요한 인위적 공급원 중 하나입니다. 메탄 공급 업체로서 쌀약이 메탄을 생산하는 방법을 이해하는 것은 과학적 지식뿐만 아니라 메탄 캡처 및 활용의 잠재적 인 비즈니스 기회에도 중요합니다.
쌀 논 환경
쌀은 일반적으로 범람 된 들판에서 재배됩니다. 침수 된 조건은 독특한 혐기성 (산소 - 자유) 환경을 만듭니다. 정상적인 호기성 토양 조건에서 산소는 쉽게 이용 가능하며 유기물은 일련의 호기성 과정을 통해 분해됩니다. 그러나 토양이 침수되면 수층은 장벽으로 작용하여 산소가 토양으로 확산되는 것을 방지합니다. 결과적으로 토양은 빠르게 혐기성이되어 메탄에 이상적인 환경을 조성하여 미생물을 생산합니다.
쌀 논 토양의 유기물은 다양한 공급원에서 나옵니다. 쌀 식물 자체는 뿌리 삼출물과 타락한 잎과 줄기의 분해를 통해 상당한 양의 유기 물질에 기여합니다. 또한 농민들은 종종 토양 비옥도를 향상시키기 위해 분뇨 또는 작물 잔류 물과 같은 유기 비료를 들판에 추가합니다. 이 풍부한 유기물 공급은 메탄 생산 공정의 연료 역할을합니다.
쌀 논의 메타 생성
논에서 메탄의 생산은 메탄 생성으로 알려진 다중 계단 미생물 공정입니다. 그것은 메타 노겐이라고 불리는 고풍 그룹에 의해 수행됩니다. 이 미생물은 의무적 인 혐기성이므로 산소가없는 경우에만 생존하고 기능 할 수 있습니다.
메탄 생성의 첫 번째 단계는 복잡한 유기물을 더 간단한 화합물로 분해하는 것입니다. 이것은 발효라는 과정을 통해 박테리아 컨소시엄에 의해 수행됩니다. 발효 박테리아는 탄수화물, 단백질 및 지질을 휘발성 지방산 (VFA), 수소 (H2) 및 이산화탄소 (CO2)와 같은 작은 분자로 분해합니다.
논에 메탄 생산을위한 두 가지 주요 경로가 있습니다. 첫 번째는 수소 영양 경로입니다. 이 경로에서, 메탄 겐은 수소와 이산화탄소를 기질로 사용합니다. 반응은 다음 방정식으로 표시 될 수 있습니다.
4H2 + CO2 → CH4 + 2H2O
두 번째 경로는 아세트로 유체 경로이다. 여기서, 메탄 겐은 아세테이트 (VFA의 유형)를 기질로 사용합니다. 반응은 다음과 같습니다.
CH3COOH → CH4+ CO2
이 두 경로의 상대적 중요성은 유기물의 유형, 토양 특성 및 쌀 성장 단계와 같은 여러 요인에 따라 달라질 수 있습니다. 일반적으로, 아세트로 경화 경로는 토양에 높은 농도의 아세테이트가있을 때 쌀 성장 초기 단계에서 더 우세하지만, 수소 영양 경로는 나중에 더 중요해진다.
논의 메탄 생산에 영향을 미치는 요인
쌀 논의 메탄 생산 속도에 영향을 줄 수있는 몇 가지 요인이 있습니다.
온도: 메탄 겐은 온도에 민감합니다. 논에서 메탄 생성에 대한 최적의 온도는 약 30-35 ° C입니다. 이 범위 내에서 온도가 증가함에 따라, 메탄 겐의 대사 활성도 증가하여 메탄 생성이 높아집니다. 그러나 온도가 너무 높아지면 메탄 오겐에 해로울 수 있으며 메탄 생산이 감소 할 수 있습니다.
물 관리: 쌀 논의 수위는 메탄 생산에 직접적인 영향을 미칩니다. 지속적인 홍수는 혐기성 조건을 장려하여 메탄 생산을 촉진합니다. 대조적으로, 간헐적 인 홍수 또는 배수는 메탄 배출을 줄일 수 있습니다. 토양이 배수되면 산소가 토양으로 들어가고 유기물의 호기성 분해가 이어져 메탄 겐의 활성이 줄어 듭니다.
비료 사용: 논에 사용되는 비료의 유형과 양은 또한 메탄 생산에 영향을 줄 수 있습니다. 앞에서 언급 한 바와 같이 유기 비료는 메탄 오겐의 유기물 공급원을 제공하여 메탄 배출량을 증가시킵니다. 반면에 무기 비료는 다른 효과를 가질 수 있습니다. 예를 들어, 질소 - 기반 비료는 때때로 토양의 미생물 군집에 영향을 미쳐 메탄 생성을 억제 할 수 있습니다.
쌀 품종: 다른 쌀 품종은 다른 뿌리 삼출 패턴과 성장 특성을 가질 수 있으며, 이는 메탄 생산에 영향을 줄 수 있습니다. 일부 쌀 품종은 뿌리를 통해 토양에 더 많은 유기물을 방출하여 메탄 겐에 더 많은 기질을 제공하고 더 높은 메탄 배출을 초래할 수 있습니다.
논과 글로벌 영향으로 인한 메탄 배출
라이스 논은 글로벌 인위적 메탄 배출량의 약 11%를 기여하는 것으로 추정됩니다. 전 세계 인구 증가로 인한 쌀에 대한 수요가 증가함에 따라 쌀 논의 메탄 배출량은 우려의 원인입니다. 메탄은 100 년 동안 이산화탄소의 약 28-36 배의 지구 온난화 잠재력을 가지고 있으며, 대기의 농도가 꾸준히 증가하고 있습니다.
그러나 논은 단지 메탄 배출의 원천이 아니라는 점에 주목하는 것이 중요합니다. 또한 세계 인구의 상당 부분에 식량 안보를 제공합니다. 따라서 쌀 생산을 희생하지 않고 논에서 메탄 배출량을 줄이는 방법을 찾는 것이 중요한 과제입니다.
메탄 캡처 및 활용
메탄 공급 업체로서, 논에서 생산 된 메탄을 포착하고 활용할 수있는 잠재적 기회가 있습니다. 메탄은 귀중한 에너지 원입니다. 난방, 전기 생성 또는 운송 연료로 사용할 수 있습니다.
논의 메탄 캡처에 대한 한 가지 방법은 바이오 소화기를 사용하는 것입니다. 이 장치는 쌀 논에서 생산 된 메탄을 수집하여 바이오 가스로 변환 할 수 있으며, 이는 다양한 에너지 응용에 사용할 수 있습니다. 또 다른 옵션은 메탄 배출량을 줄일뿐만 아니라 생산되는 메탄을 포착 할 수있는보다 효율적인 수자원 관리 및 농업 관행을 개발하는 것입니다.
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참조
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