In this study, it achieved life cycle assessment to estimate environmental performance for naphtha steam reforming that account for the production over 50% of total hydrogen output. Although hydrogen dosen't emit air emissions, especially, $CO_2$, a large of $CO_2$ is emitted in hydrogen production process. In the result of this study, it ascertained the truth that $CO_2$ is emitted at the rate of $6.3kg/kgH_2$ and that result from steam reforming reaction and use of fossil fuel in hydrogen manufacturing process. Above all, 57% of total $CO_2$ emissions is emitted in process of steam reforming of naphtha and so it knew that the principle of steam reforming is key issue in aspect to environment. Also, it compared hydrogen by fuel of fuel cell vehicle with gasoline fuel of general gasoline vehicle to analyze relative environment of hydrogen for fossil fuel during the life cycle. As the result, it might be difficult in improvement of environment because $CO_2$ emissions during the hydrogen manufacturing process is nearly the same with that during the use of gasoline.
Chlamydomonas reinhardtii is a green algae that can use light energy and water to produce hydrogen under anaerobic condition. This work reports the effect of limiting factors on hydrogen production in sulfur deprived anaerobic C. reinhardtii culture. In order to confirm the relationship between hydrogen production and limiting factors such as residual PSII activity and endogenic substrate degradation, the increase in chlorophyll concentration and the decrease in starch concentration was investigated during sulfur deprivation. The overall hydrogen production increased depending on cell density in range of $0.4{\sim}0.96\;g$ DCW/l. At this time, the increase in chlorophyll concentration during 24 h after sulfur deprivation increased in proportion to hydrogen production, however, the decrease in starch concentration was not proportional to that. Therefore, hydrogen production under sulfur deprivation using green alga was closely associated with the residual PSII activity than the endogenic substrate degradation.
Culture conditions for biological hydrogen production were investigated in wastewater of Takju manufacturing factory. Rhodobacter spaeroides KCTC1425, photosynthesis bacteria, and Enterobacter cloacae YJ-1, anaerobic bacteria were used. The hydrogen production were $195.3m{\ell}{\cdot}H_2/{\ell}$ broth for Rhodobacter spaeroides KCTC1425 and $271.8m{\ell}{\cdot}H_2/{\ell}$ broth for Enterobacter cloacae YJ-1 during 36 h. The hydrogen production increased with light intensity, and were highest over 12000Lux. In mixed culture of Rhodobacter spaeroides KCTC1425 and Enterobacter cloacae Y J-1, the optimum mixing ratio of hydrogen production was 20 and 80. Adding volume of yeast extract for maximum hydrogen production was 15 $g/{\ell}$, but there was no effect over that. $Na_2MoO_4$ was most effective among the inorganic salts, and the optimum volume was 0.4 $g/{\ell}$. In semi-continuous culture, total hydrogen production was $13086m{\ell}{\cdot}H_2/{\ell}$ broth for 144 h with operating period of 24 h.
수소는 에너지를 방출하는 과정에서 부산물로 물만 배출하기 때문에 지속가능한 청정에너지원 중의 하나이다. 현재 세계적으로 사용되는 수소는 대부분 화석연료의 개질에 의해 생산되고 있으며 1kg 수소를 생산하는 과정에서 7kg 이상의 이산화탄소를 배출하고 있다. 수소를 생산하는 과정에서 투입되는 에너지와 자원이 지속가능하고 재생 가능해야 수소를 청정에너지원이라 할 수 있다. 바이오매스는 화석연료를 대체할 수 있는 에너지원중의 하나인데, 그 이유는 바이오매스로부터 수소를 생산할 수 있으며 수소생산과정에서 발생하는 이산화탄소는 바이오매스 생산과정에서 소비되기 때문에 이론적으로 이산화탄소를 발생시키지 않는 에너지원이다. 태양에너지와 물로부터 수소를 생산하는 기술은 지구상에 널려있는 자연에너지와 물을 사용하기 때문에 인류가 직면한 에너지와 환경문제를 해결하기 위한 가장 이상적인 기술 중의 하나이다.
제당폐수를 산 또는 알카리 전 처리한 후 생물학적 수소생산율과 유기산의 생성특성을 평가하였다. 제당 폐수의 수소발생량은 산 전처리된 경우 보다 알칼리 전처리된 시료에서 약 70%의 발생량 증가를 나타내었다. 또한 제당폐수 원액에 적절한 영양염류(질소 인)를 공급하였을 때 보다 양호한 수소생성률을 보여주었다. 제당폐수의 혐기발효에 있어서 탄수화물의 분해와 수소생성의 직접적인 연관성은 나타나지 않았다. Butyric acid/Acetic acid (B/A)비와 수소생산의 연관성을 살펴보았을 때, 영양염류를 첨가한 제당폐수는 순수 제당폐수보다 B/A비가 약 3배 증가하였으며 알카리 전처리와 영양염류를 첨가한 시료에서 B/A비가 4.02로 가장 높게 나타났다. 실험에 사용된 전체 시료에서 B/A비가 클수록 수소생성률이 높았다.
Minseok Cha;Jun-Ha Kim;Hyo-Jin Choi;Soo Bin Nho;Soo-Yeon Kim;Young-Lok Cha;Hyoungwoon Song;Won-Heong Lee;Sun-Ki Kim;Soo-Jung Kim
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제33권10호
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pp.1384-1389
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2023
This work aimed to evaluate the feasibility of biohydrogen production from Barley Straw and Miscanthus. The primary obstacle in plant biomass decomposition is the recalcitrance of the biomass itself. Plant cell walls consist of cellulose, hemicellulose, and lignin, which make the plant robust to decomposition. However, the hyperthermophilic bacterium, Caldicellulosiruptor bescii, can efficiently utilize lignocellulosic feedstocks (Barley Straw and Miscanthus) for energy production, and C. bescii can now be metabolically engineered or isolated to produce more hydrogen and other biochemicals. In the present study, two strains, C. bescii JWCB001 (wild-type) and JWCB018 (ΔpyrFA Δldh ΔcbeI), were tested for their ability to increase hydrogen production from Barley Straw and Miscanthus. The JWCB018 resulted in a redirection of carbon and electron (carried by NADH) flow from lactate production to acetate and hydrogen production. JWCB018 produced ~54% and 63% more acetate and hydrogen from Barley Straw, respectively than its wild-type counterpart, JWCB001. Also, 25% more hydrogen from Miscanthus was obtained by the JWCB018 strain with 33% more acetate relative to JWCB001. It was supported that the engineered C. bescii, such as the JWCB018, can be a parental strain to get more hydrogen and other biochemicals from various biomass.
The influence of bacterial stress on anaerobic hydrogen-producing microorganisms was investigated in batch tests using serum bottles. Several physical and chemical stresses (i.e., heating, adding methane producing inhibitor and chemical acidification) were adapted as a pretreament of the seed sludge. In this experiment, the cultivation temperature were set at mesophilic ($35^{\circ}C$) and thermophilic conditions ($55^{\circ}C$) with adjusting pH at 5, 6, and 7 when using the mixture of food waste and activated sludge as a substrate. In conjunction with the pretreatment, hydrogen production was significantly enhanced as compared with that from untreated sludge. However, less biogas (hydrogen and methane) was produced without the pH control, resulted from the decrease of pH to below 4, mainly due to the formation of VFAs. Hydrogen and carbon dioxide gas were analyzed as main components of the biogas while methane not detected. With an application of chemical acidification, the highest hydrogen production value of 248 ml/l/day achieved at pH 7 and $35^{\circ}C$. In addition, more hydrogen gas produced when the ratio of butyric/acetic acid ratio increased. The optimum pH and temperature for hydrogen production were found to be 7 and $35^{\circ}C$, respectively.
혐기성균에 의해 각종 탄수화물로부터 생성되는 수소가스의 량을 측정하였으며, 이 때 생성되는 유기산의 생성 특성을 파악하고자 하였다. 또한 이를 기초로 카드뮴과 구리와 같은 중금속이 배양액에 존재할 경우 혐기성균에 의한 수소생산량과 발효산물의 변화양상을 파악하고자 하였다. sucrose가 탄소원으로 사용되었을 때 3.43 mol H2/mol hexose의 최적 수소 생산량을 보였으며, 발효산물인 유기산은 acetic acid와 butyric acid가 주로 생성되었다. 카드뮴과 구리가 배양액에 존재함에 따라 수소생산량이 낮아지는 경향을 보인 반면, 유기산 중에서 acetic acid의 생성이 높아지는 경향을 나타내었으며 수소생산에 미치는 영향은 구리가 더 큰 것으로 나타났다.
Energy is vital to global prosperity, yet dependence on fossil fuels as our primary energy source contributes to global climate change environmental degradation, and health problems. Hydrogen $(H_2)$ offers tremendous potential as a clean renewable energy currency. Hydrogen has the highest gravimetric energy density of any known fuel and is compatible with electrochemical and combustion processes for energy conversion without producing carbon-based emission that contribute to environmental pollution and climate change. Numerous methodologies have been developed for effective hydrogen production. Among them, the biological hydrogen production has gained attention, because hydrogen can be produced by cellular metabolismunder the presence of water and sunlight. The green alga Chlamydomonas reinhardtii is capable of sustained $H_2$ photoproduction when grown under sulfur deprived condition. Under sulfur deprived conditions, PSII and photosynthetic $O_2$ evolution are inactivated, resulting in shift from aerobic to anaerobic condition in the culture. After anaerobiosis, sulfur deprived algal cells induce a reversible hydrogenase and start to evolve $H_2$ gas in the light. According to above principle, we investigated the effect of induction parameters such as cell age, cell density. light intensity, and sulfate concentration under sulfur deprived condition We also developed continuous hydrogen production system by sulfate re-addition under sulfur deprived condition.
SI thermochemical hydrogen production process achieves water splitting into hydrogen and oxygen through three chemical reactions. The process is comprised of three sections and one of them is HI decomposition into $H_2$ and $I_2$ called as Section III. The production of $H_2$ included processes involving EED for concentrating a product stream from Section I. Additionally an $I_2$ crystallization would be considered to reduce burden on EED by removing certain amount of $I_2$ out of a process stream prior to EED. In this study, the current thermodynamic model of SI process was briefly described and the calculation results of the applied Electrolytes NRTL model for phase equilibrium calculations was illustrated for ternary systems of Section III. We calculated temperature and heat duty of an $I_2$ crystallizer and heat duty of heaters using UVa model and heat balance equation of simulation tool. The results were expected to be used as operation information in optimizing HI decomposition process and setting up material balance throughout SI process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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