• 유기물자원화
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• 제16권1호
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• pp.31-38
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• 2008

동물 사체 처리가 축산업에 큰 부담이 되고 있다. 본 연구의 목적은 고온 혐기성 소화에 의한 동물 사체의 처리 타당성을 검토하는데 있다. 고기와 내장을 사용하여 수행된 회분식 실험 결과 동물 사체가 혐기성 고온 조건에서 분해 가능함이 확인되었다. 초기 기질 volatile solids (VS) 1.5~7.7% 조건에서 유기물 제거 효율과 메탄 생성 모두 52.7~58.5%, 220~243 ml/g VS의 양호한 효율을 보였다. 그러나 연속 실험에서는 VS 2.5% 이상의 조건에서 혐기성 미생물의 활동이 암모니아 독성에 의해 저해됨이 발견되었다. 암모니아가 동물 사체 내의 단백질이 분해되는 과정에서 생성되며 혐기성 조건에서 분해되지 않으므로, 암모니아 농도를 낮추는 방법은 희석이 유일하다고 판단된다. 따라서 고온 혐기성 소화를 적용할 시, 동물 사체의 단독 처리 보다는 질소 농도가 상대적으로 낮은 다른 폐수 또는 폐기물과의 혼합 소화를 고려하는 것이 타당할 것으로 사료된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.326-332
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• 2011

The authors examined the effects of operating parameters on the $H_2$ production by dark fermentation of the wastewater generated from food waste recycling facilities, in short "food waste wastewater (FWW)". Central composite design based response surface methodology was applied to analyze the effect of initial pH (5.5-8.5) and substrate concentration (2-20 g Carbo. COD/L) on $H_2$ production. The experiment was conducted under mesophilic ($35^{\circ}C$) condition and a heat-treated ($90^{\circ}C$ for 20min)anaerobic digester sludge was used as a seeding source. Although there was a little difference in carbohydrate removal, $H_2$ yield was largely affected by the experimental conditions, from 0.38 to 1.77 mol $H_2$/mol $hexose_{added}$. By applying regression analysis, $H_2$ yield was well fitted based on the coded value to a second order polynomial equation (p = 0.0243): Y = $1.78-0.17X_1+0.30X_2+0.37X_1X_2-0.29X_1{^2}-0.35X_2{^2}$, where $X_1$, $X_2$, and Y are pH, substrate concentration (g Carbo. COD/L), and hydrogen yield (mol $H_2$/mol $hexose_{added}$), respectively. The 2-D response surface clearly showed a high inter-dependency between initial pH and substrate concentration, and the role of these two factors was to control the pH during fermentation. According to the statistical optimization, the optimum condition of initial pH and substrate concentration were 7.0 and 13.4 g Carbo. COD/L, respectively, under which predicted $H_2$ yield was 1.84 mol $H_2$/mol $hexose_{added}$. Microbial analysis using 16S rRNA PCR-DGGE showed that $Clostridium$ sp. such as $Clostridium$ $perfringens$, $Clostridium$ $sticklandii$, and $Clostridium$ $bifermentans$ were main $H_2$-producers.

• 유기물자원화
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• 제12권1호
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• pp.75-83
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• 2004

혐기성 소화효율의 극대화를 위해 온도상분리 공정과 혐기성 회분식 공정을 음식물 쓰레기와 하수슬러지의 혼합기질에 적용한 온도상분리 혐기성 회분식 소화공정(TPAD-ASBR)의 거동 특성을 유기물부하의 변화에 따라 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다. TPAD-ASBR 과 대조구의 첫 단에서 대부분의 메탄생성과 유기물 제거가 이루어졌으며, 단위부피당 메탄발생량은 유기물부하 2.7 g VS/L/d에서 각각 0.79와 0.59L $CH_4/L/d$ 였다. 동일 부하에서 TPAD-ASBR의 유기물 제거효율은 61%이었으며 40%의 효율을 보인 대조구에 비해 고온조를 도입한 본 공정의 우수성을 확인하였다. 국내 하수슬러지는 상대적으로 낮은 VS 농도(1.5%, w/w)와 낮은 생분해 효율을 보이는데, 이러한 부정적 특성을 보완하기 위하여 투입된 음식물쓰레기에 의한 기질 특성의 효과적인 개선으로 인해 높은 유기물 감량과 메탄회수가 가능하였다. 또한, track study를 통해 연속회분식 운전방식에 의한 settling 단계의 도입으로 SRT를 HRT보다 길게 유지하여 미처리 입자와 active biomass의 효율적이고 지속적인 접촉을 도모하여 보다 높은 안정화효율 획득이 가능한 것으로 사료된다. 따라서, 혐기성소화공정에 TPAD-ASBR공정과 함께 음식물쓰레기와의 혼합소화를 도입하는 것은 처분이 까다로운 두 가지의 폐기물을 고효율로 처리함과 동시에 효율적인 에너지회수가 가능하여 경제적 운전이 가능하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권3호
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• pp.343-350
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• 2013

(R)-[3,5-Bis(trifluoromethyl)phenyl] ethanol is a key chiral intermediate for the synthesis of aprepitant. In this paper, an efficient synthetic process for (R)-[3,5- bis(trifluoromethyl)phenyl] ethanol was developed via the asymmetric reduction of 3,5-bis(trifluoromethyl) acetophenone, catalyzed by Leifsonia xyli CCTCC M 2010241 cells using isopropanol as the co-substrate for cofactor recycling. Firstly, the substrate and product solubility and cell membrane permeability of biocatalysts were evaluated with different co-substrate additions into the reaction system, in which isopropanol manifested as the best hydrogen donor of coupled NADH regeneration during the bioreduction of 3,5-bis(trifluoromethyl) acetophenone. Subsequently, the optimization of parameters for the bioreduction were undertaken to improve the effectiveness of the process. The determined efficient reaction system contained 200mM of 3,5-bis(trifluoromethyl) acetophenone, 20% (v/v) of isopropanol, and 300 g/l of wet cells. The bioreduction was executed at $30^{\circ}C$ and 200 rpm for 30 h, and 91.8% of product yield with 99.9% of enantiometric excess (e.e.) was obtained. The established bioreduction reaction system could tolerate higher substrate concentrations of 3,5- bis(trifluoromethyl) acetophenone, and afforded a satisfactory yield and excellent product e.e. for the desired (R)-chiral alcohol, thus providing an alternative to the chemical synthesis of (R)-[3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl] ethanol.

• 유기물자원화
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• 제21권1호
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• pp.62-68
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• 2013

회분식 실험을 통해 매몰지 내 유기물의 농도가 분해 속도에 미치는 영향을 평가하였다. 기질은 돈 및 우육을 이용하였으며 기질의 농도는 2, 4, 6, 8 및 10 g VS/L로 선정하였다. 기질의 농도가 2 g VS/L 일 경우에 돈 및 우육의 메탄 발생율 각각 46.3 및 48.4 ml CH4/g VS.d 로 가장 높게 나타났으며 기질의 농도가 증가할수록 메탄 발생율은 감소하였다. 비선형 저해 방정식을 이용하여 평가된 저해 상수 값은 돈육의 경우, n 및 m은 각각 4.9 및 0.6으로 나타났으며 우육은 각각 1.1 및 0.4로 나타났다(n: 최대 메탄 발생율 저해 상수, m: 최종 메탄 수율 저해 상수). 기질의 농도가 증가할수록 메탄 발생율은 민감하게 반응하였으나 최종 메탄 수율은 상대적으로 둔감하게 반응하였다. 또한, 돈 및 우육의 n과 m 값 관계를 통해 기질 농도에 따른 저해 특성은 반경쟁적 저해 특성으로 판단된다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제53권4호
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• pp.367-373
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• 2014

본 연구는 갈색거저리(Tenebrio molitor)의 사료로 주로 이용되는 밀기울을 대체할 사료원료 개발을 목표로 수행되었다. 대체원료로서 열풍건조시킨 귤껍질, 배추, 새송이버섯 및 팽이버섯 폐배지를 사용하였으며, 투여 후 유충의 생존율, 유충 무게, 유충의 발육기간, 용화율, 용무게를 측정하였다. 귤껍질과 배추를 첨가한 배지는 대체 먹이로 적합하지 않았다. 새송이버섯 폐배지의 모든 실험군에서 유충의 생존율은 대조군과 비슷하였으나 유충의 무게는 대조군에 비해 다소 낮게 나타났고, 유충 발육기간은 폐배지의 함량이 높아질수록 길어짐이 관찰되었다. 팽이버섯 폐배지 20~50% 첨가 조건에서 대조군과 비슷한 유충 및 용무게가 측정되었으며, 계대사육시 밀기울 사료에 40~50% 팽이버섯 폐배지를 첨가하는 것이 용화율을 고려했을 때 가장 효과적일 것으로 분석되었다. 결론적으로, 팽이버섯 폐배지를 40%~50% 첨가한 조건에서 기존의 밀기울 사육법과 비슷한 높은 효율성을 나타내기 때문에 팽이버섯 폐배지는 갈색거저리 유충의 대체사료로서 적합하다고 사료된다.

• 유기물자원화
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• 제22권3호
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• pp.41-52
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• 2014

본 연구에서는 부정기적 발생 오수의 생분해도 특성 parameters를 현장 시료채취 및 분석실험을 실시하여 조사 및 분석하였으며 결과는 다음과 같다. TCODcr (Total CODcr)의 1,2차 평균 농도는 325.5 mg/L 이며 TCOD 분율은 100% 로 분석되었다. SCODcr (Soluble CODcr)의 1,2차 평균 농도 는 135.9 mg/L 이며 TCOD 분율은 41.8% 로 분석되었다. Ss (Readily biodegradable substrate)의 1,2차 평균 농도는 74.1 mg/L 이며 TCOD 분율은 22.8% 이다. $S_I$ (Soluble inert non-biodegradable substrate)의 1,2차 평균 농도는 61.8 mg/L 이며 TCOD 분율은 19.0% 이다. Xs(Slowly Biodegradable Substrate)의 1,2차 평균 농도는 27.8 mg/L 이며 TCOD 분율은 8.5% 이다. $X_H$의 1,2차 평균 농도는 103.4 mg/L 이며 TCOD 분율은 31.8% 이다. $X_I$ (Particulate inert non-biodegradable substrate)의 1,2차 평균 농도는 58.5 mg/L 이며 TCOD 분율은 18.0% 이다. 따라서 대상 시료의 용존성 생분해 가능 유기물질은 41.8%로 분석되었으며, 이중 생분해가 용이한 분율은 22.8%로 나타났다. 이와 같이 부정기적인 유입 유량으로 인한 유량조정 또는 균등조의 운전으로 유입부하 변동폭에 대한 영향은 크지 않을 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제13권4호
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• pp.100-106
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• 2005

사탕무즙을 이용한 알콜생산에서 배출되는 증류폐액(sugar beet stillage)을 기질로 고온성 효모인 Candida rugosa, Kl. marxianus, C. utilis를 이용해 단세포단백질을 생산 할 때 균체 생산량 및 COD 감소를 연구하였다. pH가 높아짐에 따라 균체생산량은 증가했으나 단백질 함량은 오히려 감소하였다. 조단백질생산량은 3.68g/l로 C. rugosa 가 가장 높았고 이어서 C. utilis가 2.90g/l, Kl. marxianus가 2.30g/l로 나타났다. 감소한 증류폐액기질의 COD값에 대한 조단백질생산량비율도 C. rugosa가 0.35~0.39g/l를 나타내 가장 높은 값을 보여주어 사탕무우알콜증류폐액을 기질로 이용한 단세포 단백질 생산에 있어서 종균으로서 우수성을 보여주었다.

• 유기물자원화
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• 제20권4호
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• pp.86-96
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• 2012

탄소원으로 자당을 공급한 합성폐수에 비해 상대적으로 발생수소량은 (7.56 mg $H_2/g$ COD) 적었지만 음식물쓰레기를 기질로 이용한 혐기적 발효공정에서 발생된 가스는 3.47 mg $H_2/g$ COD의 수소생성율을 나타내었다. 자당 합성폐수와 음식물쓰레기의 경우, 각각 8.01, 3.73의 B/A비를 보였으며 수소생성이 많은 경우 주요 유기산 중 Butyric acid가 많이 검출되었다. 동정분석 결과 주요 미생물 군집은 Escherichia 속, Klebsiella 속, Clostridium 속, Bacterium 속, 그리고 Enterobacter 속으로 분석되었다. Clostridium 속은 자당 합성폐수와 음식물 쓰레기 모두에서 관찰되었고 Klebsiella 속은 음식물 쓰레기의 발효과정에서 더욱 활발한 것으로 나타났다. 미생물의 분류학적 관계를 확인한 결과로 60%가 ${\gamma}-proteobacteria$이였으며 Firmicute와 Bacteria가 각각 20%를 차지하였다.

• 유기물자원화
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• 제31권1호
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• pp.27-34
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• 2023

본 연구에서는 버섯 폐배지의 혐기성소화 효율 향상을 위해 수열전처리를 실시하고, 리그노셀룰로오스계 물질의 고온 가수분해 과정에서 생성될 수 있는 중간산물이 기질의 생분해도와 바이오가스 전환 효율에 미치는 영향을 함께 판단하였다. 수열전처리 온도의 범위를 150, 180, 210℃로 설정하였으며, 모든 수열전처리 온도에서 기질의 가용화율이 향상되는 결과를 확인할 수 있었다. 추가적으로, 150℃로 버섯 폐배지를 전처리한 경우에는 혐기성소화 효율에 영향을 미칠 수 있는 C/N 비가 개선되는 효과를 함께 확인하였다. 다만 전처리 온도가 180, 210℃인 경우에는 오히려 150℃로 전처리를 수행한 경우에 비해 메탄 생성량이 저하되는 경향을 보였는데, 이는 리그노셀룰로오스 물질의 중간분해 산물인 퓨란유도체의 형성으로 인해 메탄생성균이 영향을 받은 것으로 판단된다. 결국, 수열전처리를 통해 리그노셀룰로오스계 바이오매스의 가용화율 향상을 통한 메탄 생성 향상을 기대할 수 있으나, 혐기성소화 효율을 저해할 수 있는 중간산물이 생성되지 않는 적정 전처리 온도의 확인과 적용이 중요할 것으로 판단된다.