[미국] 제이콥스, 차세대 혁신가와 손잡고 '폐기물'을 '돈'으로 바꾸다

고등학생의 기발한 아이디어, 폐기물 재활용을 넘어 수익 창출의 길을 열다

사라 콜리 학생이 자신의 바이오차 연구 결과를 담은 과학 박람회 포스터 옆에 서 있는 모습. [사진제공(Photo Source) = 제이콥스(Jacobs)]

플로리다주 더 빌리지스에서 고등학생 과학 애호가의 대담한 아이디어로 시작된 것이 빠르게 환경 변화를 위한 변혁적 힘으로 발전했다. 더 빌리지스 차터 스쿨의 3학년 사라 콜리(Sarah Colley)는 지속가능한 솔루션의 글로벌 리더이자 더 빌리지스의 계약 운영업체인 제이콥스(Jacobs)와 협력하여 하수처리 운영업체들이 당면한 가장 시급한 환경 문제 중 하나인 바이오 고형물 내 과불화화합물(PFAS)을 해결했다.

모든 것은 하나의 질문에서 시작됐다

지난 가을, 제이콥스는 더 빌리지스의 주요 이해관계자들과 함께 혁신 워크숍을 개최하여 결과 중심의 기술을 선보이고, 미래 지향적 솔루션을 평가하며, 진화하는 상하수도 요구를 해결하기 위한 실행 가능한 전략의 우선순위를 정했다.

사라는 워크숍에 참석하여 열분해를 사용해 바이오 고형물로부터 생산되는 숯과 같은 물질인 바이오차(biochar) 생산과 더 빌리지스의 56개 잔디 골프장의 비료로서의 잠재적 활용에 관한 논의에서 영감을 받았다.

레너드 스크로긴스(Lenard Scroggins) 제이콥스 프로젝트 매니저는 "바이오 고형물을 바이오차로 전환하면 온실가스 배출을 줄이고, PFAS 오염을 제거하며, 토양 특성을 개선하는 고품질 비료 제품을 만들 수 있다"고 말했다.

제이콥스와 더 빌리지스 골프장 유지관리 팀의 지원으로 사라는 상업용 비료 제품의 필요성과 비용을 줄이기 위해 바이오차를 골프장 비료로 사용하는 것을 탐구하는 과학 박람회 프로젝트인 '바이오차 적용에 대한 잔디 반응'을 추진했다.

그녀의 과학 박람회 질문은 다음과 같았다: 열처리된 바이오 고형물이 일반적인 골프장 잔디에 적용될 때 상업용 비료만큼 효과적일 수 있는가?

실제 솔루션 테스트

사라의 8주간 실험은 노스 섬터 유틸리티 하수처리장(North Sumter Utilities WWTP)에서 제이콥스가 공급한 바이오차로 재배한 잔디와 표준 상업용 비료로 재배한 잔디를 비교했다. 그녀는 또한 결과를 비교하기 위해 성숙한 잔디도 테스트했다.

골프장은 실험에 이상적이었다. 골프장은 대량의 비료와 잔디 제품을 필요로 하며, 지하수 수질을 위협하는 영양분 유출의 원천이 될 수 있기 때문이다. 바이오차가 비슷한 성능을 보인다면, 저렴하고 지속가능하며 더욱 환경 친화적인 대안을 제공할 수 있다.

사라는 디지털 이미지 분석을 사용하여 잔디 건강을 모니터링하고 다음과 같은 주요 지표를 추적했다.

1. 짙은 녹색 색상 지수 (식물의 엽록소 함량을 측정하는 지표)

2. 잔디 피복 품질

3. 잔디 피복률

4. 전체 품질

사라의 연구는 바이오차로 비료를 준 잔디가 상업용 비료와 유사한 성장 및 건강 패턴을 보였다고 결론지었다.

레너드는 "제이콥스는 차세대 과학자와 환경 리더를 육성하는 데 도움이 되는 사라의 노력을 지원하게 되어 자랑스럽다"고 표현했다.

혁신과 업계 호평

사라는 지역, 광역, 주, 국제 과학 박람회 대회에서 자신의 연구를 발표하여 수많은 상을 받았다.

더 빌리지스 유틸리티 및 이그제큐티브 골프 부서(The Villages Utilities and Executive Golf Department)와 제이콥스는 사라와 계속 협력하여 방법론을 개선하고 더 넓은 구현을 탐구할 예정이며, 지역사회의 모든 골프장과 기타 조경 요구에 바이오차 전략을 확장하는 것을 목표로 한다.

이는 하수처리장 바이오 고형물의 재사용 잠재력을 극대화하고 상업용 비료 비용을 줄일 것이다. 더 빌리지스는 또한 한때 폐기물이었던 것에서 새로운 수익을 창출할 수 있는 전용 바이오차 또는 유사한 대규모 생산 시설 건설의 타당성을 평가하고 있다.

수상 경력에 빛나는 협력의 재개

2024년 제이콥스는 더 빌리지스 차터 스쿨과 과학, 기술, 공학, 예술, 수학(STEAM) 교육과정을 지원하기 위한 관계를 구축했다. 제이콥스 직원들은 사라를 포함하여 체험 연구 프로젝트로 학생들을 정기적으로 멘토링한다.

사라에게 과학적 성공은 낯선 일이 아니다. 그녀는 이전에 제이콥스와 더 빌리지스의 노스 섬터 카운티 유틸리티 종속구역(North Sumter County Utility Dependent District)과의 협력으로 식물정화법(phytoremediation)에 관한 수상 경력의 과학 박람회 프로젝트를 완성한 바 있다.

레너드는 "사라는 호기심과 '만약에?'라는 탐구로 계속해서 장벽을 허물고 있다"며 "그녀의 연구는 지역사회 협력을 보여주며, 실제 문제 해결에 있어 학생 주도 프로젝트가 달성할 수 있는 것의 높은 기준을 세운다"고 덧붙였다.

제이콥스는 고형 폐기물 수거에 더해 더 빌리지스의 공공 및 민간 유틸리티 시스템의 완전한 운영 및 유지관리를 제공한다.

[원문보기]

Reunites with Young Innovator to Explore Biosolids Management

Student reimagines the use of biosolids to transform waste into a revenue stream and promote environmental sustainability at Jacobs-operated wastewater treatment plant

What began as a bold idea by a high school science enthusiast quickly evolved into a transformative force for environmental change in The Villages, Florida. Junior Sarah Colley from The Villages Charter School collaborated with Jacobs — a global leader in sustainable solutions and The Villages’ contract operator — to tackle one of today’s most pressing environmental challenges for wastewater operators: per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in biosolids.

It all began with a question

Last fall, Jacobs hosted an innovation workshop with key stakeholders in The Villages to showcase results-driven technologies, evaluate forward-thinking solutions and prioritize actionable strategies to address evolving water and wastewater needs.

Sarah attended the workshop and was inspired by a discussion on the production of biochar — a charcoal-like substance produced from biosolids using pyrolysis — and its potential use as a fertilizer for The Villages’ 56 turfgrass golf courses. 

“Converting biosolids into biochar creates a high-quality fertilizer product that reduces greenhouse gas emissions, removes PFAS contamination and enhances soil properties,” says Jacobs Project Manager Lenard Scroggins.

With the support of Jacobs and The Villages’ golf course maintenance team, Sarah pursued a science fair project — Turf Response to Biochar Application — to explore the use of biochar as golf course fertilizer to reduce the need for and cost of commercial fertilizer products. 

Her science fair question: Can heat-processed biosolids be as effective as commercial fertilizers when applied to a common golf course turfgrass?

Testing a real-world solution

Sarah’s eight-week experiment compared turfgrass grown from Jacobs-supplied biochar from the North Sumter Utilities Wastewater Treatment Plant (WWTP) to turfgrass grown from standard commercial fertilizers. She also tested mature turf sod to compare results. 

Golf courses were ideal for the experiment — they require large volumes of fertilizers and turf products and can be a source of nutrient runoff that threatens groundwater quality. If biochar performs comparably, it could offer an affordable, sustainable and more environmentally friendly alternative. 

Sarah monitored turfgrass health using digital image analysis and tracked key metrics, including:

Dark green color index

Cover quality

Percent coverage

Overall quality

Sarah’s research concluded that the biochar fertilized turfgrass demonstrated a similar growth and health pattern to the commercial fertilizer. 

Lenard expresses, “Jacobs is proud to support Sarah’s efforts to help foster the next generation of scientists and environmental leaders.”

Innovation and industry acclaim 

Sarah presented her work at local, regional, state and international science fair competitions, claiming numerous awards. 

The Villages Utilities and Executive Golf Department and Jacobs will continue to work with Sarah to refine the methodology and explore wider implementation, with the goal of scaling the biochar strategy to all golf courses in the community and other landscaping needs.

This will maximize the reuse potential of the WWTP’s biosolids and reduce the cost of commercial fertilizer. The Villages is also evaluating the feasibility of building a dedicated biochar or similar large-scale production facility, which could help generate new revenue from what was once a waste stream. 

An award-winning reunion

In 2024, Jacobs established a relationship with The Villages Charter School to support science, technology, engineering, arts and math (STEAM) curriculum. Jacobs staff regularly mentor students with hands-on research projects, including Sarah. 

Sarah is no stranger to scientific success. She previously completed an award-winning science fair project about phytoremediation in coordination with Jacobs and the North Sumter County Utility Dependent District in The Villages. 

“Sarah continues to break barriers with her curiosity and pursuit of ‘what if?’” adds Lenard. “Her work exemplifies community collaboration and sets a high standard for what student-led projects can achieve when it comes to addressing real-world problems.”

Jacobs provides complete operations and maintenance of public and private utility systems for The Villages, in addition to solid waste collection.

[출처 = 제이콥스(Jacobs)(https://www.jacobs.com/newsroom/news/sewer-science-jacobs-reunites-young-innovator-explore-biosolids-management) / 8월 26일]