The Pretreatment Effects on Methane Fermentation of Microalgal Biomass

미세조류의 전처리에 따른 메탄발효 특성

This study was conducted to identify the characteristics of methane fermentation and lysis effects of pre-treated microalgae. Chemical compositions of microalgae showed that the VS(volatile solid) was 86.1% of TS(total solid), and the protein was 63.5% of VS. These values were higher than those of activated sludge. The cell lysis test of raw microalgae biomass was conducted by many physicochemical methods. presenting that the degree of cell lysis was affected by following order: ultrasonic(100min.), alkali(pH 13), ultrasonic(10min), thermal($120^{\circ}C$), thermal($50^{\circ}C$), and acidic(pH 3) treatment. Methane fermentation with many pre-treated samples was performed, showing that the concentration of acetic acid was the highest. followed by propionic acid, butylic acid and valerie acid among all VFA(volatile fattic acid). In methane production. ultrasonic samples were only more effective than untreated one in total gas and methane productivity. but other samples were less effective. Especially. the alkalic sample had an inhibitation effect on methanogens.

미세조류의 전처리에 따른 용해효과와 메탄발효과정의 분해특성을 살폈다. 조류의 화학적 특성은 VS가 TS의 86.1%를 차지하고 단백질이 VS의 63.5%를 차지했다. 또 C : N : P는 26.4 : 4.9 : 1이었다. 용존성물질을 기준한 각 처리방법별 용해(lysis)효과는 처리시간 및 처리온도가 커질수록 증가했고 무처리에 비해 초음파(100분) 7.7배, 초음파(10분) 4.5배, 열처리($120^{\circ}C$) 3.5배, 열처리($50^{\circ}C$) 2.9배, 알칼리처리(pH 13) 6.1배 및 산처리(pH 3) 2.6배로 초음파처리가 가장 효과적이었다. VFA중 초산의 농도는 전처리 조류가 무처리에 비해 전반적으로 높게 나타나 전처리가 유기산 생성에 효과적이었고 생성농도는 초음파, 산 알칼리, 열처리 순으로 높았다. 프로피온산은 초음파, 산처리, 열처리순으로 높게 나타났다. Vial test 결과, 전처리 시료의 메탄함량은 시간경과와 더불어 증가하는 경향을 나타내었으나, 알칼리처리 시료의 경우 저해현상을 나타내었다. 25일째의 총가스 및 메탄생성량은 초음파(100분), 무처리, 열처리($120^{\circ}C$), 열처리($50^{\circ}C$), 산처리(pH 3), 초음파(10분) 및 알칼리 처리(pH 13) 순으로 높게 나타났다.