Production of Bioplastics from Activated Sludge in a Mixed Culture

혼합배양계에서 활성오니를 이용한 생분해성플라스틱 생산 연구

A process for the production of bioplastics from wastewater with an open microbial culture was developed and evaluated. The process consists of a selection reactor to select bacteria in feast/famine regime and an accumulation reactor to produce PHA using selected bacteria. Polyhydroxyalkanoate(PHAs) accumulating bacteria could be efficiently grown in a sequencing batch reactor(SBR) without any growth limitation. For the high production of PHA limitation such as oxygen and nutrients seemed to be needed. Accumulation experiments were performed to evaluate the level of accumulation of PHA. Limited aeration had no effect, but nutrients limitation showed high accumulation. Bacteria which were selected in the SBR could accumulate PHA till 60% of cellular dry weight in accumulation experiments under nitrogen limitation. PHA accumulation rate decreased with increasing PHA content in the cells. Clearly, PHA accumulation rate has a strong correlation with the PHA content of the cells.

혼합배양계에서 활성오니를 이용하여 유기성폐수로부터 생분해성프라스틱 생산 공정이 연구 검토되었다. 공정은 크게 PHA를 생산할 수 있는 미생물을 선택 분리하는 선택반응기와 분리된 미생물을 이용하여 PHA를 축적 생산하는 축적반응기로 구성되었는데 선택반응기로는 연속회분식반응기(SBR)가 이용되어 초기 접종된 활성오니로부터 PHA 축적미생물을 분리하기 위해 부영양/빈영양 영역을 반복 운전하였으며 PHA 축적미생물은 어떠한 성장 제한이 없는 SBR에서 잘 성장하였으나 PHA 축적률은 미미하였다. 미생물내 PHA 축적을 증대시키기 위해서는 비탄소원의 영양원이 제한된 조건에서 배양이 필요하게되어 별도의 축적반응기를 이용 실험을 실시한 결과 산소 제한은 효율적이지 못하였고 인과 질소 성분의 제한 조건에서 PHA 축적이 비교적 높게 나타났다. 특히 질소 제한조건하의 유가식 기질 공급 실험에서 PHA가 건량기준으로 미생물내 60%까지 축적되는 결과를 보여주었고 PHA 축적속도는 미생물내 PHA 함량에 크게 의존하여 PHA의 함량이 증가됨에 따라 감소하였다.