광합성 박테리아를 이용한 고성능 수소 생산 고정화 생물반응기의 개발(II) :고정층 반응기와 연속 교반탱크 반응기에서의 수소 생산성 및 물질전달 저항 비교

Development of Bioreactors for Hydrogen-Producing Immobilized Photosynthetic Bacteria(II) : Evaluation of Immobilized Bioreactor for Hydrogen Productivity and Mass Transfer Resistance

본 연구는 광합성 미생물 R. rubrum KS-301을 이용한 연속 반응기인 고정층 반응기와 연속 교반탱크 반응기에서 실험을 수행하여 도입 포도당 농도, 희석속도에 대한 수소 생산성과 고정화 담체에 의해서 형성되는 내부, 외부 및 총괄 물질전달 저항, 반응 속도식 변수 등을 평가한 후 비교하였다. 고정층 반응기에서의 겉보기 $K_m$은 희석속도의 증가에 따라 감소하며, 연속 교반탱크 반응기의 경우는 희석속도 $0.4h^{-1}$ 이상에서는 거의 일정한 값을 나타내었다. 고정층 반응기에서의 수소 생산성과 물질전달 실험결과는 연속 교반탱크 반응기에서와 비슷한 경향을 보이나 두 반응기를 비교하면 수소 생산성과 외부 효율인자는 교반탱크 반응기일 때가 크고, 내부 효율인자는 고정층 반응기일 때가 컸다. 그러나 총괄 효율인자는 두 반응기가 도입 포도당 농도에 따라서는 비슷한 수치를 나타내었다.

In this study, it was observed that hydrogen productivity varied with changes of input g1ucose concentration and dilution rate in FBR( Fixed Bed Reactor), and CSTR(Continuous Stirred Tank Reactor). We evaluated and compared reaction rate Parameters and internal external and overall mass transfer resistances of immobilized carrier in both reactors. Apparent $K_m$ decreased with increasing dilution rate in FBR but showed a constant value above $0.4h^{-1}$ of dilution rate in CSTR. The experimental results in FBR showed nearly analogous to those in CSTR, however, the performance of FBR resulted in lower hydrogen productivity and an external effectiveness factor but a higher internal effectiveness factor than in CSTR. The overall effectiveness factor obtained with various input 91ucose concentrations showed similar values in both reactors.