• 한국미생물·생명공학회지
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• 제20권4호
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• pp.430-436
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• 1992

수소 생성능이 있는 Clostridium butyricum과 이 균주의 대사산물을 이용하여 수소를 생성할 수 있는 광합성 세균의 혼합 배양에 의하여 수소 생성을 할 수 있는 양 균주의 혼합 배양 동력학적 연구를 수행하였다. 혐기성 Clostridia의 발효에서 생성되는 아세트산염과 부티르산염은 Rhodopseudomonas sphaeroides에 의해 이용되어 수소를 생성하게 되었고, 이들 양 균주를 혼합 배양한 결과 수소 생성을 저해하는 아세트산염과 부티르산염의 배지내 농도는 점차 감소하였다. 이들 두 균주의 혼합 배양에서의 균체의 혼합 비율, 혼합시기, 접종량을 조사함으로써 단독 배양시와 비교하면서 최적 조건을 조사하였고, 혼합시 균체량의 비율 Clostridium 속 세균1부에 대하여 Rhodopseudomonas 속 세균 6부의 비율로 혼합할 수 있음을 확인하였다.

• 한국습지학회지
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• 제9권1호
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• pp.123-131
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• 2007

Effect of nitrogen-load condition on hydrogen ($H_2$) production and bacterial community in a continuous anaerobic hydrogen fermentation were investigated. The slight $H_2$ production on extremely low nitrogen-load condition (C/N ratio: 180) at the start-up period. The highest $H_2$ production was obtained when the C/N ratio was 36, the $H_2$ production yield ($mol-H_2/mol-glucose$) reached to 1.7, and it was indicated that Clostridium pasteurianum mainly contributed to the $H_2$ production. The $H_2$ production was decreased on both the lower (C/N: 72) and higher (C/N: 18) nitrogen-load conditions. The excess nitrogen-load was not always suitable for the hydrogen production. The fluctuation of $H_2$ production seemed to be caused by a change in the bacterial community according to the nitrogen-load condition, while a recovery of $H_2$ productivity was possible by a control of nitrogen-load condition through the bacterial community change. When the nitrogen-load condition was not suitable for hydrogen production, the lactic acid concentration was increased and also lactic acid bacteria were definitely detected, which suggested that the competition between hydrogen fermentator and lactic acid producer was occurred. These results demonstrated that the nitrogen-load condition affect on the $H_2$ productivity through the change of bacterial community in anaerobic hydrogen fermentation.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권5호
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• pp.668-673
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• 2012

Biohydrogen production from organic wastewater by anaerobically activated sludge fermentation has already been extensively investigated, and it is known that hydrogen can be produced by glucose fermentation through three metabolic pathways, including the oxidative decarboxylation of pyruvic acid to acetyl-CoA, oxidation of NADH to $NAD^+$, and acetogenesis by hydrogen-producing acetogens. However, the exact or dominant pathways of hydrogen production in the anaerobically activated sludge fermentation process have not yet been identified. Thus, a continuous stirred-tank reactor (CSTR) was introduced and a specifically acclimated acidogenic fermentative microflora obtained under certain operation conditions. The hydrogen production activity and potential hydrogen-producing pathways in the acidogenic fermentative microflora were then investigated using batch cultures in Erlenmeyer flasks with a working volume of 500 ml. Based on an initial glucose concentration of 10 g/l, pH 6.0, and a biomass of 1.01 g/l of a mixed liquid volatile suspended solid (MLVSS), 247.7 ml of hydrogen was obtained after a 68 h cultivation period at $35{\pm}1^{\circ}C$. Further tests indicated that 69% of the hydrogen was produced from the oxidative decarboxylation of pyruvic acid, whereas the remaining 31% was from the oxidation of NADH to $NAD^+$. There were no hydrogen-producing acetogens or they were unable to work effectively in the anaerobically activated sludge with a hydraulic retention time (HRT) of less than 8 h.

• 대한환경공학회지
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• 제39권2호
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• pp.97-103
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• 2017

본 연구에서는 음식물 쓰레기 혐기성 발효를 통한 수소생산에서 중금속이 미치는 영향에 대하여 살펴보았다. 음식물 쓰레기의 혐기성발효에 따른 수소생산량은 79.48 mL/g COD이였다. 1 mg/L의 아연이 함유되었을 때 약 60%의 수소생산량의 저해가 나타나는 것으로 나타났으며 구리가 아연보다 수소생산을 심각하게 저해하였다. 구리가 독립적으로 있을 때 수소생산량이 심각하게 저해되는 것에 반하여 아연과 공존함으로서 구리의 저해작용이 완화되어 수소생산량이 회복되었다. 수소생성과정 동안 butyric acid 또는 acetic acid가 주종으로 관찰되었으며 중금속이 함유되지 않은 시료에서는 Klebsiella sp., Clostridium sp., 그리고 Dysgonomonas sp.과 같은 군집이 출현하였으나 아연이나 구리가 함유되었을 경우 Enterococcus 종이 시료의 수소생산 활동에 큰 영향을 준 것으로 판단되었다.

• 유기물자원화
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• 제14권1호
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• pp.131-138
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• 2006

본 연구는 혐기성 발효를 이용한 수소생산과정에서 pH를 일정하게 유지한 상태에서 안정적인 수소를 생산하기 위한 최적 pH를 찾고자 하였다. 실험결과 pH 6이었을 때 최적의 조건이었으며 이때 수소생산량은 1175.87 mL/L 이고, 이론적 수소 전환율은 22.51 %였다. pH 5는 901.77 mL/L의 수소가 발생되었으며, 수소 전환율은 17.48 %, pH 7은 454.26 mL/L의 수소생산량과 8.74 %의 수소 전환율을 나타내었다. 그리고 pH 7과 8에서는 각각 452.08 mL/L와 82.25 mL/L의 저조한 수소 생산량을 나타내었다. 자당의 혐기성 발효를 통한 유기산 생성에 있어서 pH가 7과 8에서는 propionate가 주로 관찰되었으나 pH가 5와 6인 영역 에서는 butyrate의 생성이 두드러지는 결과가 나타났다.

• 신재생에너지
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• 제20권1호
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• pp.175-181
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• 2024

This study analyzed the hydrogen conversion rate and microbial community in conjunction with changes in carbohydrate concentration during hydrogen fermentation using food waste, and presented comprehensive research results for the condition 80 g Carbo COD/L, which showed the highest efficiency with a carbohydrate removal rate of 98.1% and a hydrogen conversion rate of 1.76 mol H₂/mol. The microbial community analysis found that Clostridium sp., widely known as a hydrogen-producing microorganism, was released in 80 g Carbo COD/L and confirmed that it was a dominant species at 98.1%. Conversely, in 100 g Carbo. Under COD/L conditions, Leuconostoc sp. showed the maximun prevalence, which is believed to hinder hydrogen production.

• KSBB Journal
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• 제23권1호
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• pp.54-58
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• 2008

수소는 연료전지와 같은 친환경적인 용도로 인해 미래의 에너지로서 주목받고 있는데, 생물학적인 발효법은 수소의 생산을 위한 유망한 방법이다. 본 연구에서는 Enterobacter aerogenes KCCM 40146을 대상으로 수소 생산을 최대로 하기 위한 배지의 조건을 최적화하였다. 그 결과, 0.5M potassium phosphate buffer pH 6.5에서 glucose 30 g/L일 때 수소의 누적 농도가 431 $m{\ell}$로 최대값을 얻을 수 있었다. 질소원으로 peptone과 tryptone을 넣은 배지가 수소의 생산 뿐 아니라 균주의 성장에 가장 효율적이었다 한편, 미생물의 성장속도조절이 수소의 효율적 생산을 위해 중요한 실험변수임을 알 수 있었다.

• 한국물환경학회지
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• 제27권6호
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• pp.926-931
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• 2011

유기성폐수의 혐기발효 공정은 빠른 수소생성속도를 나타내며, 동시에 수중의 유기물을 처리한다. 반면, 수소생성 수율이 낮고 처리 수 내 혐기발효 산물인 복합 유기산이 다량 존재하게 된다. 따라서, 본 실험에서는 수소생성 수율을 높이고 처리수의 수질 제고를 위해 광발효미생물을 이용하였다. 광발효미생물의 기질에 따른 수소생산 속도 및 미생물 성장율을 조사하기 위해 아세트산, 복합 유기산 (인공) 및 글루코스 대상 혐기발효 상등액을 각각 기질로 이용하는 회분식 실험을 실시하였다. 아세트산을 이용한 R. sphaeroides의 최대 비증식속도는 2.93 h로서 복합유기산을 이용할 때보다 높았다. 아세트산은 미생물 증식에 유리한 기질인 반면, 수소생산속도 면에서는 복합유기산보다 느리게 나타났다. 글루코스 혐기 발효액 상등액을 기질로 이용한 광발효에서 전단의 혐기발효를 통한 수소생산량의 약 50%가 추가로 발생하였다. 혐기 및 광발효미생물의 혼합발효 연속시스템을 통해 $15.9mL-H_2/L$의 안정적인 수소를 생산하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제2권4호
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• pp.248-254
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• 1992

The initial growth of Clostridium acetobutylicum was not inhibited by 1 atm of H$_2$ while H$_2$ reduced glucose consumption in a solventogenic culture of a phosphate limited 2-stage chemostat. Under 1 atm of H$_2$, a solventogenic culture consumed hydrogen, but an acidogenic culture produced hydrogen. H$_2$ consumption by the solventogenic culture was enhanced by the addition of 5 mM neutral red, an artificial electron carrier with a redox potential of -325 mV. Hydrogenase activity, measured in both directions of production and consumption, showed that activity coupled with methyl viologen is higher in an acidogenic culture than in a solventogenic culture, and that the two cultures have similar activities for methylene blue reduction. The solventogenic culture showed a higher activity coupled with neutral red than the acidogenic culture. From these results, it is hypothesized that hydrogen producing hydrogenase activity is high during the acidogenic phase, and decreases as solventogenesis starts, and that the solventogenic culture produces a second hydrogenase which uses an electron carrier other than ferredoxin. This hypothesis was supported by the fact that enzyme activities involved in electron flow can be coupled to neutral red, indepedent of ferredoxin, and that neutral red addition to the fermentation system increased butanol yield, with a decrease in production of less reduced fermentation products, and $H^2$.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
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• pp.299-306
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• 2005

Anaerobic fermentation of food waste (FW) and waste activated sludge (WAS) for hydrogen production was performed in CSTR (Continuous Stirred tank reactor) under various HRTs and volumetric mixing ratio (V/V) of two substrates, FW and WAS. The specific hydrogen production potential of FW was higher than that of WAS. However, pH drop in the CSTR for hydrogen production from FW was higher than that from WAS. The maintenance of desired pH during fermentative hydrogen production is regarded as the most important operation parameter for the stable hydrogen production. Therefore, when the potential of hydrogen production from FW and better buffer capacity of WAS, the proper mixture of FW and WAS for fermentative hydrogen production were considered as a useful complementary substrate. The maximum yield of specific hydrogen production, 140 mL/g VSS, was found at HRT of 2 day and the volumetric mixing ratio of 20:80 (WAS : FW). The spatial distribution of hydrogen producing bacteria was observed in anaerobic fermentative reactor using fluorescent in situ hybridization (FISH) method.