음식물 쓰레기로 천연 가스 의존도를 줄이는 법

아일랜드의 수도 더블린에서 남서쪽으로 멀지 않은 곳에 있는 한 대형 산업 시설.

이 곳에서 만난 빌리 코스텔로는 오래된 음식 쓰레기와 돼지 배설물이 기후 변화와 싸우고 러시아에 대한 에너지 의존도를 줄이려는 유럽에 도움이 될 수 있다고 말했다.

'그린 제너레이션' 같은 기업들이 유기물을 모으고 부패 과정에서 나오는 가스를 정화해, 바이오메탄을 생산할 수 있다는 것이다.

그는 이것을 러시아산 천연 가스 외의 에너지원 확보는 물론, 블라디미르 푸틴 정권과 거리를 둘 수 있는 기회로 보고 있다. "가장 좋은 것은 우리가 가스를 만들고, 그것으로 푸틴을 대체하는 것입니다."

러시아의 우크라이나 침공 이후, 유럽 정부들은 난감해졌다.

한편으로는 푸틴 정권 및 그와 가까운 부유한 기업가들을 제재해야 했다. 그러면서도 매일 러시아로부터 수백만 달러 상당의 가스를 계속 사들여야 했다.

유럽의 천연가스 중 약 40%는 러시아로부터 온다. 그래서 일부 국가들은 러시아산 화석 연료의 수입을 금지한다는 미국을 마냥 따라갈 수 없다.

이 때문에 최근 EU 집행위원회는 바이오메탄 생산과 관련된 새로운 목표를 세웠다.

우르줄라 폰 데어 라이엔 EU 집행위원장이 성명에서 "우리는 러시아의 석유, 석탄, 가스로부터 독립해야 한다"며 "우리를 명시적으로 위협하는 공급자에 의존해서는 안 된다"고 밝힌 것이다.

계획은 약 1500억 입방미터(bcm) 규모의 러시아산 가스를 다른 원천을 가진 가스로 대체하고, 다양한 대체 에너지를 사용하겠다는 내용이다. 현재 3bcm 규모인 유럽의 바이오메탄 생산량을 2030년까지 35bcm까지 늘리겠다는 작정이다.

그린 제너레이션은 슈퍼마켓에서 기한을 넘긴 식품과 인근 돼지 농장의 배설물 등을 거대한 혐기성 정화조에 모은다. 이 장치에서 생산된 바이오메탄은 자동차용 연료 등으로 판매된다.

바이오메탄은 천연가스와 화학적으로 동일하다. 발전용이나 가정용 모두 사용 가능한데, 2015년 유럽에서 소비된 바이오메탄 중 절반은 가정 난방용이었다.

하지만 천연가스와 바이오메탄은 두 가지 중요한 차이점이 있다.

첫째 폐기물에서 메탄을 포획하는 과정을 통해 대기로 메탄이 직접 방출되는 것을 막을 수 있다. 20년간 측정했을 때 메탄은 이산화탄소보다 약 84배 더 강력한 온실효과를 가져온다.

그런데 바이오메탄을 태우면 이미 식품 등의 형태로 우리 주변에 있던 탄소가 배출된다. 지하에 있던 탄소를 캐내 배출하는 천연 가스와 다르다.

또한 바이오메탄은 천연 가스와 달리 다양한 곳에서 생산될 수 있다. 바이오메탄을 잘 활용하면, 화석연료 보유국에 의존할 필요가 없어진다는 뜻이다.

빌리 코스텔로는 유럽에서 그냥 버려지는 많은 폐기물을 바이오가스 산업이 가스로 가공할 수 있다고 말했다.

혐기성 정화조는 폐기된 식품과 동물 배설물만 이용하는 게 아니다. 하수 슬러지, 동물성 지방, 해초, 임업 폐기물 및 잔디 등 다양한 재료도 활용할 수 있다.

그러나 코스텔로는 EU집행위가 설정한 목표만큼 충분한 폐기물이 유럽에 있는가에 대해서는 회의적이다. 또한 35bcm이라는 목표에 의문을 제기하는 건 코스텔로만이 아니다.

국제청정운송협의회에서 연료 분야를 연구하는 첼시 발디노는 "그 목표치는 폐기물 등을 통해 2030년까지 실현가능하다고 (우리가) 추산하는 것보다 훨씬 높은 수준"이라고 말했다.

폐기물의 양이 부족하다는 것만이 문제가 아니다. 폐기물에서 메탄을 추출하려면, 혐기성 정화조로 옮겨 정화를 해야 한다. 현재 유럽 곳곳에 흩어져 있는 공장들은 비교적 규모가 작다.

발디노와 동료들은 메탄을 추출할 원료 부족을 옥수수 같은 작물로 대체할까봐 우려하고 있다. 이렇게 되면 바이오메탄이 환경에 미치는 긍정적 영향이 훨씬 줄어들기 때문이다.

발디노는 "바이오가스나 바이오연료를 생산하는 데 이러한 작물을 사용하면 식량이나 사료값이 올라간다"고 말했다. "바이오연료 생산을 위해 더 많은 자원을 사용하게 되는 거죠."

또한 유럽에서 이런 작물에 대한 수요가 올라가면 농경지를 확보하기 위해 아마존 열대우림이 파괴될 수 있다. 이렇게 된다면 바이오메탄을 써도 온실가스 배출량 감축 효과가 없어지는 것이다.

발디노는 현재 유럽에서 생산되는 바이오메탄 중 절반이 동물 사료로 쓰이는 옥수수 사일리지(가축의 겨울용 먹이)에서 나온다고 지적했다.

그와 동료들은 바이오메탄 산업은 폐기물을 공급원으로 써야 한다고 주장한다. 하지만 폐기물을 사용한다면, 생산량은 2030년까지 15bcm를 밑돌 것으로 추정된다.

물론 폐기물을 원료로 해서 유럽에서 만들 수 있는 바이오메탄의 양에 대한 추산은 다양하다. 유럽 바이오가스 협회는 옥수수 같은 식량 작물에 의존하지 않고도 35bcm를 달성할 수 있다고 주장한다.

한편 국제에너지기구(IAEA)는 바이오메탄 생산량을 단기적으로 늘릴 수 있는 가능성은 "제한적"이라고 밝혔다. IAEA는 약 30bcm의 대안적 가스 공급을 단기간에 달성하려면, 러시아 이외의 국가에서 수입을 늘리는 등 다른 조치들이 추가돼야 한다고 설명했다.

집행위의 목표 달성이 가능하든 불가능하든, 업계에선 바이오메탄 생산이 향후 몇 년 안에 빠르게 늘어날 것이라고 말한다.

혐기성 소화 과정의 복잡함도 바이오메탄이 풀어야 할 과제다.

노르웨이 지속가능성 연구소의 수석 연구원인 카리-안 링은 다양한 원료가 정화조에서 바이오가스를 생산하는데 사용될 수 있지만, 그 원료들들은 저마다 다른 화합물을 갖고 있다고 말했다. 그런데 이를 분해하는 미생물들은 해당 분자들이 잘 균형잡혀 있을 때 좋은 성과를 낸다.

양식장 슬러지는 지방과 단백질이 풍부해 메탄 생산에는 좋지만, 미생물들이 이를 안정적으로 소화하기는 어렵다. 그래서 기업들은 지방이 적은 사료를 섞는 등 바이오메탄 원료에 적절한 균형을 찾고 있다.

세계 최대 규모의 액체 바이오가스 공장인 노르웨이 중부 스코그 바이오가스 공장은 제지 공장에서 나오는 폐수를 한해 7만 톤 규모의 양식장 슬러지와 섞는 것도 이 때문이다.

바이오메탄을 구매하는 기업들은 차량 연료로서 바이오메탄의 가능성에 주목한다. 바이오메탄은 액체로 압축하면 디젤처럼 장거리 운행 트럭에 사용할 수 있고, 현재 기술 수준의 배터리보다 더욱 안정적이다.

이미 바이오메탄을 연료에 사용하는 기업들도 많다. 영국의 리테일러 기업 '존 루이스 파트너십'은 2028년까지 자사 배달 트럭 600대의 연료를 바이오메탄으로 바꾸려 하고 있다.

하지만 바이오메탄 사용이 확대되면서, 친환경 바이오메탄과 다른 연료의 구분이 어려워지고 있다.

배기 가스 검증 회사인 '에미션 애널리틱스' 설립자인 닉 몰든은 "연료용 메탄의 제품 인증 시스템이 충분히 견고한 것 같지 않다"고 말했다.

그는 자동차 산업의 배출 기준 위반이 어제오늘의 일은 아니라고 말했다. 폭스바겐은 2015년 배기량 테스트를 혼동시키는 기술로 자사 차량의 배기 가스를 더 깨끗해 보이게 만들었다, 공식 사과를 한 적 있다.

한편 몰든은 바이오메탄 산업에서 견제 시스템을 만드는 게 이론적으로 가능하다고 말했다. 바이오메탄은 생산 원료에 따라 미량의 불순물이 생긴다. "그 불순물이 바이오메탄이 무엇으로 만들었는지를 보여주는 지문이 될 수 있습니다."

예를 들어 유럽산 폐기물에서 추출했다는 바이오메탄이 검사를 거쳐 실제로는 남미에서 재배된 작물로 만들어졌다는 것을 밝혀낼 수 있다.

바이오메탄 확장의 어려움은 여기서 그치지 않는다. 이 연료가 매력적인 이유 중 하나는 대기중 메탄 배출량을 줄인다는 점이다. 하지만 혐기성 정화조 공장에서 메탄을 완벽하게 포획하는 것은 쉽지 않다. 적은 양의 메탄이 누출되는 것이다.

2021년 영국 바이오가스 공장 10곳을 조사한 연구에 따르면, 누출의 양이나 방식은 꽤 다양하며 이를 줄이지 않으면 영국의 '순 배출량 제로' 목표 달성이 위협받을 수 있다. (천연가스 산업도 메탄 누출과 관련이 있다.)

아울러 바이오메탄 포집 후 혐기성 정화조에 남은 물질들은 비료로 만들어지기도 한다.

하지만 작년에 발표된 또 다른 연구에 따르면, 고체 소화물을 퇴비로 만드는 과정이 식품 폐기물을 퇴비로 만드는 것보다 12배 더 많은 메탄을 배출한다. 혐기성 정화조에서 옮겨온 미생물들의 활동 때문이다. 연구원들은 이를 막기 위해 퇴비 생산 전 미생물을 제거할 수 있어야 한다고 주장했다.

만약 이러한 가공이 가능하다면, 유럽은 농업에 활용할 수 있는 고농도 영양소를 얻을 수 있다. 노르웨이 유기농업센터의 조슈아 카벨은 현재 많은 바이오가스 공장들이 비용 때문에 메탄 추출을 끝낸 물질을 폐기하고 있다고 말했다. "비료의 가격 상승은 어쩌면 이 물질들의 사용을 장려하게 될지도 모릅니다."

바이오메탄은 기적의 연료는 아닐 수도 있다. 그렇게 되려면 해결해야 할 것이 너무 많다. 하지만 우리가 폐기물에서 얻을 수 있는 에너지를 생각해보면, 구미가 당긴다. 또한 이를 활용하지 않는다면, 기후 위기를 가중시키게 된다.

빌리 코스텔로는 폐기물 전반에 있는 잠재적 기회를 찾고 있다. 그의 공장으로 오는 기한이 지난 음식물 중에는 플라스틱으로 포장된 것들도 있다. 메탄 추출을 위해서는 포장을 제거해야 한다.

그린 제너레이션은 포장재를 재활용 화분으로 만드는 방법을 만들어냈고, 곧 플라스틱 전신주도 생산할 예정이다.

코스텔로는 EU 집행위가 설정한 목표치는 여전히 높지만, 바이오메탄이 많은 관심을 받고 있다는 사실에 안도하고 있다.

그는 "푸틴의 우크라이나 침공이 없었더라도, 우리는 폐기물에서 바이오메탄을 추출하는 일을 해야 했다"고 말했다.