• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제44권1호
• /
• pp.46-51
• /
• 2006

광합성 미생물을 이용하여 $CO_2$를 항산화성 카로티노이드를 다량 함유하고 있는 바이오매스로 전환하는 새로운 방법의 생물학적 $CO_2$ 저감 기술이 제시되었다. 본 연구에서 담수 녹색 미세 조류인 Haematococcus pluvialis가 광합성 미생물로 사용되었으며, 이 균주는 녹색의 성장 세포에서 적색의 포낭 세포로 전환될 때 2차 카로티노이드인 astaxanthin을 세포 내에 다량 축적하는 것으로 알려졌다. 균주의 이러한 특성을 이용하여 $CO_2$가 연속적으로 공급되는 광 반응기에서 자가 영양 배양 방식으로 $CO_2$ 고정화 및 그것을 통한 astaxanthin 생산 연구가 수행되었다. 녹색 성장 세포의 성장은 5％ $CO_2$ 공급 환경 및 기본 NIES-C 배지에서 최대로 이루어졌다. 적색 포낭 세포로 효과적인 전환을 위해 5％ $CO_2$ 주입과 강한 빛 조사로 이루어진 자가 영양 유도법을 적용하였으며, 이 공정을 통해 $9.6mg/L{\cdot}day$의 astaxanthin 생산성을 획득하였다. 이때 astaxanthin으로 전환되는 $CO_2$의 균주 내 고정화 속도는 $27.8mg/L{\cdot}day$로 나타났다. 본 연구를 통해 제시된 H. pluvialis를 이용한 자가 영양 배양, 유도 공정은 $CO_2$ 고정화뿐만 아니라 고부가 생리 물질 생산기능을 겸비하여 새로운 $CO_2$ 저감기술로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제25권3호
• /
• pp.235-239
• /
• 1997

Chlorococcum littorale has been grown in high $CO_2$ concentrations to utilize $CO_2$ gas in the polluted air. The effect of incident light intensity on the specific growth rate is expressed by a photoinhibition model, showing half- saturation constant, $K_0\;as\;8\;(W/m^2)$ and inhibition constant, Ki as 35 $(W/m^2)$. The maximum specific growth rate was also estimated as 0.095 (1/day) under this condition. This strain maintained the optimum growth rate in 20% of $CO_2$ gas but 50% of input $CO_2$ gas is the maximum concentration considering the economical efficiency. The maximum Specific $CO_2$ consumption rate, $qCO_2$ was measured as 17.48 (mg $CO_2/g$ dry wt./day) in batch cultivation, 11.2 (mg $CO_2/g$ dry wt./day) in fed-batch cultivation and 10.87 (mg $CO_2/g$ dry wt./day) at 0.065 (1/day) of dilution rate in continuous cultivation. The chemical composition of the biomass obtained from this process showed 32.5% of protein, 27.5% of lipid, 16.5% of carbohydrate and ash 11.7%.

• 공업화학
• /
• 제21권3호
• /
• pp.272-277
• /
• 2010

현재의 값비싼 광생물반응기를 대체하기 위하여 비닐백을 소재로 한 보급형 광생물반응기를 개발하고자 본 연구를 실시하였다. 앞선 연구에서 Spirulina platensis NIES 39의 최적배양조건을 확립하였으며, 이를 토대로 하여 이산화탄소 고정화 연구를 실시하였다. 이산화탄소 농도 및 유속에 따른 성장은 10% $CO_2$, 0.1 vvm의 조건에서 가장 높은 2.677 g/L의 건조균체량을 나타냈으며, 이산화탄소 고정화량($F_{CO_2}$)은 4.056 g ${\cdot}{CO_2}$/L, 이산화탄소 고정화속도($R_{CO_2}$)는 0.312 g $CO_2$/L/day로 나타났다. 반면, 이산화탄소 고정화 효율($FE_{CO_2}$)의 경우 5% $CO_2$, 0.1 vvm의 조건에서 나타난 데이터에 비해서 그 절반 수준인 52.372%를 나타내었다. 그리고 빛의 유무에 따른 이산화탄소 주입효과를 알아본 결과, 빛이 있는 조건에서 약 3 h 주기로 10 min간 주입하는 조건이 가장 우수한 성장 및 이산화탄소 고정화를 한 것으로 나타났으며, 빛이 없을 때는 이산화탄소 주입이 무의미하다는 결론을 얻을 수 있었다.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제25권1호
• /
• pp.106-108
• /
• 1997

Blue green algaes (NIES 19, 39, 46) have been cultivated to product sigle cell protein. After 7 days of cultivation under 5000 (W/M$^{2}$) of ligth intensity, final cell concentration was 2.8 (g/L) and chlorophyll a was 4.9 (mg/L). When initial concentration of NaHCOC was 1.7% and NaNO$_{3}$ was0.25%, maximum cell concentration was obtained. Spirulina platensis NIES 39 showed faster growth rate than NIES 46. While most 39 sedimented, most 46 floated.

• 에너지공학
• /
• 제22권4호
• /
• pp.347-354
• /
• 2013

생물학적방법으로 이산화탄소를 에너지원인 메탄으로 전환하고자 hydrogenotrophic methanogen이 우점화된 실험실규모의 연속운전 반응기를 이용하여 수소의 주입비율과 EBCT에 따른 실험을 진행하였다. 수소와 이산화탄소의 주입비율을 4:1과 5:1(mol/mol)로 달리한 실험결과 두 조건 모두 주입된 수소가 대부분 소모되며 99% 이상의 전환율을 보였다. 이산화탄소의 경우 4:1에서는 $74.45{\pm}0.33$%, 5:1에서는 $95.8{\pm}10.7%$의 전환율로 이산화탄소를 모두 전환시키기 위해서는 양론식에 비해 더 많은 양의 수소가 필요한 것으로 확인되었다. 이는 hydrogenotrophic methanogen의 생장유지에 필요한 에너지원인 수소가 사용된 것에 기인한 것으로 사료된다. 체류시간별로 처리효율을 확인한 결과, 임계처리용량은 EBCT 3.3시간에서 수소(99.9%)와 이산화탄소(96.23%)의 안정적인 전환율을 보이며 $1.15{\pm}0.02m^3{\cdot}m^{-3}{\cdot}day^{-1}$의 메탄생산속도와 $2.01{\pm}0.04kg{\cdot}m^{-3}{\cdot}day^{-1}$의 이산화탄소 고정화속도를 나타내었다.

• 공업화학
• /
• 제22권3호
• /
• pp.301-307
• /
• 2011

Spirulina platensis NIES 39의 최적 배양 조건을 확립하고자 본 연구에서는 여러 광원에 따른 균체의 생장양상을 확인하여 보았다. 이를 기반으로 형광등 및 LED 광생물반응기를 개발하여 균체농도 증가, 이산화탄소 고정화속도 및 효율, 클로로필 생산에 대한 연구를 수행하였다. 배양에 공급되는 이산화탄소 농도 및 유속은 명 조건에서 약 4 h 주기로 10 min간 5% $CO_2$, 0.1 vvm임이 확인되었다. 내부조사형 형광등 광원 및 저전력형 SMD 타입 적색광 LED 광생물반응기는 최대 배양 건조 균체량이 1.411 g/L를 넘지 못하였지만, 조도를 높인 파워형 적색광 LED (색온도 12000 K)에서는 최대 건조 균체량이 1.758 g/L가 되었다. 이 경우 이산화탄소 고정화 속도 및 효율 또한 증가되었다. 총 클로로필 생산량은 균체량 증가에 비례하여 증가하였지만, 건조균체질량당 생산량은 청색광 LED조건(색온도 7500 K)에서 더 높은 수치를 보여주었다. 그리고 최대 균체생장조건(DCW)에서 이산화탄소 농도는 주입량(5% $CO_2/Air$, v/v) 대비 유실률은 0.15% 이내로 확인되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제8권4호
• /
• pp.409-411
• /
• 1998

The effects of iron and EDTA on the growth of Chlorella sp. KR-1, a highly$CO_2$tolerant fresh water micro alga, have been determined. The algal growth was significantly affected not only by iron concentrations in the medium but by the ratio of iron to EDTA. The linear growth rate and the final cell concentration are increased with the supplementation of EDTA. Enhanced growth of Chlorella sp. KR-1 by the supplementation of EDTA was mainly due to the fact that the supply of iron to the algal culture had been possible for a longer time. When Chlorella sp. KR-1 is cultured in the medium of iron-15H-EDTA, the linear growth rate and the final cell concentration are at their maximum, 0.88 g/l${\cdot}$day and 9.1 g/l, respectively. The results show that Chlorella sp. KR-1 may be used for mass cultivation to fix$CO_2$from stack gases.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
• /
• 한국생물공학회 2001년도 추계학술발표대회
• /
• pp.298-300
• /
• 2001

본 실험의 결과, H. pluvialis의 배양에 있어서 고농도의 $CO_2$를 공급함으로서 세포의 성장속도가 의미 있게 증가함을 알았고, 더불어 $CO_2$가 공급되는 경우, acatate 와 같은 유기탄소원이 오히려 세포의 성장을 저해함을 알 수 있었다.

• 환경위생공학
• /
• 제15권1호
• /
• pp.39-45
• /
• 2000

The purpose of this study was conducted to indentified the fixing quality of $CO_2$, the most important greenhouse effect gas, by microalgae Chlorella ellipsoidea in batch test apparatus. The glass flask of $1.4{\ell}$ culture media which was saturated with 99.99% pure $CO_2$ gas was setted water bath of $25^{\circ}C$, 5000Lux, and seeded 100$m\ell$ algae liquid. We checked the change of inorganic carbon concentration and algae population with time in culture media. The result were next: the growth of algae population relied on aquatic IC(inorganic carbon) concentration. And the pH was increased with decrease of IC concentration. The growth of algae population had positive correalation with $CO_2$ concentration, and the coefficient of correlation was 0.982. The specific growth rate($\mu$) of Chlorella ellipsoidea was 1.104/d, the maximum specific growth $rate({\mu}_{max}$) of 9.21/d, and helf velocity constant($K_s$) of $259mg/{\ell}$ by Monod equation.

• KSBB Journal
• /
• 제14권3호
• /
• pp.328-336
• /
• 1999

본 연구에서는 제철소에서 배출되는 산업폐수를 이용하여 미세조류를 성공적으로 배양하였으며 이에 대한 모델링 연구를 통해 이산화탄소의 고정화 및 암모니아의 제거효율에 미치는 환경인자에 대하여 살펴보고 실제 옥외배양에서의 성능을 평가하고자 하였다. Bottle에서의 배양을 통해 산업폐수에서 미세조류가 성장하면서 암모니아를 완전히 제거할 수 있음을 확인하였다. 또한 이때 타양미생물의 성장은 미세조류의 성장에 비해 미미하였으므로 건조중량으로부터 고정화된 이산화탄소를 계산할 수 있었다. Raceway pond의 회분식운전 결과로부터 조류성장에 대한 모델을 구축하고 관계되는 parameter를 결정할 수 있었으며 이로부터 실제 옥외에서의 빛의 세기에서 고정화된 이산화탄소의 누적량 및 암모니아의 제거를 계산할 수 있었다. 그 결과 60 klux이상의 빛에서는 암모니아가 완전히 제거될 수 있다는 결과를 얻었으며 빛의 세기가 증가할 수록 성능이 향상되지만 빛에너지에 대한 효율은 감소하는 경향을 발견하였다. Raceway pond의 실제 옥외운전을 모사하기 위한 반연속식 배양실험에서는 dilution rate이 증가할 때 이산화탄소의 고정화율 및 암모니아의 제거율이 증가하나 암모니의 제거효율은 감소하는 경향을 얻었다. 또한 raceway pond의 옥외배양시 빛의 세기 및 폐수의 깊이, dilution rate에 따른 성능변화를 모델로 이용하여 계산하였는데 결과적으로 하루에 12시간동안 100klux의 태양빛이 공급되는 조건에서 raceway pond를 운전할 때 최적의 dilution rate은 0.425$day^{-1}$이며 이러한 조건에서 24.7 g$m^{2}day^{-1}$의 속도로 이산화탄소를 고정할 수 있는 것으로 평가되었다. 또한 이러한 조건에서 암모니아는 0.52 g $NH_3-Nm^{-2}day^{-1}$의 속도로 제거될 수 있으며 배출수증의 암모니아농도는 폐수의 깊이에 따라 크게 변화하는 것으로 나타났다.