본 총설은 탄소중립 및 에너지순환을 실현하기 위한 재생에너지로부터 그린수소 생산 전략 중 하나인 바이오수소 생산 및 정제법에 관해 소개하고자 한다. 바이오수소는 생물질과 미생물과 같은 재생에너지원을 이용하며, 상온 및 상압 등의 마일드한 실험조건에서 작동하여 에너지소비 및 공정비용이 적게 드는 친환경 공정으로 알려져 있다. 하지만, 이러한 바이오수소를 상업적으로 이용하기 위해서는 해결해야 할 중요한 도전적인 과제가 존재한다. 특히, 바이오수소는 생물반응기내의 복합한 화학반응으로 합성되어, 낮은 수소생산 속도 및 반응기내 다양한 혼합물이 존재하여, 바이오수소 고순도화를 위해서 연속공정 형태의 분리 및 정제 기술이 반드시 필요하다. 이를 위해, 저온 증류법, 압력 흡착법, 분리막법 등을 비롯한 다양한 분리 및 정제 기술이 고순도 바이오수소를 얻기 위해 제안되었다. 본 총설에서는 바이오수소 생산 및 정제 연계화를 위한 비다공성 고분자 분리막의 가능성에 대해 소개하고자 한다.
Fermentation of palm oil mill effluent (POME) produces biohydrogen in a mixture at a specific set condition. This research was conducted to purify the produced mixed biohydrogen via absorption and membrane techniques. Three different solvents, methyl ethanolamine (MEA), ammonia ($NH_3$) and potassium hydroxide (KOH) solutions, were used in absorption technique. The highest $H_2$ purity was found using 1M MEA solution with 5.0 ml/s feed mixed gas flow rate at 60 minutes absorption time. Meanwhile, the purified biohydrogen using a polysulfone membrane had the highest $H_2$ purity at 2~3 bar operating pressure. Upon testing with proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), the highest current and power produced at 100% $H_2$ were 1.66 A and 8.1 W, while the lowest were produced at 50/50 vol% $H_2/CO_2$ (0.32 A and 0.49 W). These results proved that both purification techniques have significant potential for $H_2$ purification efficiency.
Antifungal effect of Ginkgo biloba leaves extracts conducted for Pityrosporum ovale. Antifungal effect verified by diffusion test, optical density test and colony counting test under various concentration. Extract of ginkgo biloba leaves performed with 40% ethanol and 60% water solution at $60^{\circ}C$ and major components analyzed by HPLC. The concentrated extract have bilobalide and ginkgolide A and ginkgolide B and their concentration were 153.0 mg/L, 8403.5 mg/L and 2723.0 mg/L respectively. Ginkgo biloba leaves extracts gave 99.1% of antifungal effect for Pityrosporum ovale examined by colony counting method.
본 연구에서는 토양, 담수 및 염수 퇴적물, 슬러지 등 8종의 접종원을 이용하여 배양인자(기질종류, 염농도, 배양온도)에 따른 바이오수소 생산 잠재능을 평가하고 최적조건을 도출하고자 하였다. 각 접종원 별 바이오수소 생산속도는 배양온도와 접종원 종류에 의해 유의한 영향을 받았다. 반면 기질종류와 염농도는 바이오수소 생산속도에 대체로 유의한 영향을 끼치지 않았다. 고온(50°)보다 중온(37℃)의 배양 온도가 수소 생산에 더 적합하였으며, 8종의 접종원 중에서 중에서는 혐기소화슬러지의 수소 생산능이 가장 우수하였다. 혐기소화슬러지의 최대 수소 생산속도는 중온(37℃)과 고온(50℃)에서 각각 2,729.0 및 1,384.7 ml-H2·l-1·d-1였다.
A laboratory experiment was performed to investigate nitrogen removal by the soil column. The addition of 20% waste oyster shell to the soil accelerated nitrification in soil column. The $NO_3^--N$ concentration in the effluent decreased with the decrease of HRT(Hydraulic Retention Time). When methanol and glucose added as carbon sources, the average removal rates of T-N(Total Nitrogen) were 82% and 77.9%, respectively. The $NO_3^--N$ removal by methanol supplementation in soil column can likely be attributed to denitrification. In continuous removal of nitrogen using the soil column, the COD(Chemical Oxygen Demand) and $NH_4^+-N$ removed simultaneously in organic matter decomposing column. The greater part of $NH_4^+-N$ was nitrified by the percolated through nitrification column, and the little $NH_4^+-N$ was found in the effluent. The T-N of 87.4% removed at HRT of 36 hrs in denitrfication column. Because of nitrified effluents from nitrification column are low in carbonaceous matter, an external source of carbon is required.
Yunan, Nurul Anisa Mat;Shin, Tan Yee;Sabaratnam, Vikineswary
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제31권6호
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pp.823-832
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2021
Mushroom cultivation along with the palm oil industry in Malaysia have contributed to large volumes of accumulated lignocellulosic residues that cause serious environmental pollution when these agroresidues are burned. In this study, we illustrated the utilization of lignocellulolytic enzymes from the spent mushroom substrate of Pleurotus pulmonarius for the hydrolysis of palm oil mill effluent (POME). The hydrolysate was used for the production of biohydrogen gas and enzyme assays were carried out to determine the productivities/activities of lignin peroxidase, laccase, xylanase, endoglucanase and β-glucosidase in spent mushroom substrate. Further, the enzyme cocktails were concentrated for the hydrolysis of POME. Central composite design of response surface methodology was performed to examine the effects of enzyme loading, incubation time and pH on the reducing sugar yield. Productivities of the enzymes for xylanase, laccase, endoglucanase, lignin peroxidase and β-glucosidase were 2.3, 4.1, 14.6, 214.1, and 915.4 U g-1, respectively. A maximum of 3.75 g/lof reducing sugar was obtained under optimized conditions of 15 h incubation time with 10% enzyme loading (v/v) at a pH of 4.8, which was consistent with the predicted reducing sugar concentration (3.76 g/l). The biohydrogen cumulative volume (302.78 ml H2.L-1 POME) and 83.52% biohydrogen gas were recorded using batch fermentation which indicated that the enzymes of spent mushroom substrate can be utilized for hydrolysis of POME.
Lignocellulosic materials are commonly used in bio-$H_2$ production for the sustainable energy resource development as they are abundant, cheap, renewable and highly biodegradable. In the process of the bio-$H_2$ production, the pretreated lignocellulosic materials are firstly converted to monosaccharides by enzymolysis and then to $H_2$ by fermentation. Since the structures of lignocellulosic materials are rather complex, the hydrolysates vary with the used materials. Even using the same lignocellulosic materials, the hydrolysates also change with different pretreatment methods. It has been shown that the appropriate hydrolysate compositions can dramatically improve the biological activities and bio-$H_2$ production performances. Over the past decades, hydrolysis with respect to different lignocellulosic materials and pretreatments has been widely investigated. Besides, effects of the hydrolysates on the biohydrogen yields have also been examined. In this review, recent studies on hydrolysis as well as their effects on the biohydrogen production performance are summarized.
본 연구에서는 은행잎 추출물의 Staphylococcus aureus에 대한 항균효과를 검증하기 위해 먼저 에탄올 농도별로 bilobalide와 ginkgolide A, B의 성분을 분석한 결과 40% 에탄올 용매를 최적 활성농도로 결정하였다. Disc diffusion test, Optical density test을 통한 S. aureus 항균실험 결과 에탄올 추출농도가 증가할수록 항균효과가 증가하나 40% 에탄올 이상에서는 항균활성에 큰 차이가 없었다. 주사전자현미경을 통하여 은행잎 에탄올 40% 추출물 16배 농축액을 처리한 균의 세포표면을 확인한 결과 심하게 손상되었음을 확인할 수 있었다. 투과전자현미경을 이용하여 관찰한 결과 은행잎 추출물로 처리한 균주에서는 세포벽이 관찰되지 않았으며, 이는 은행잎 추출물의 주성분인 bilobalide와 ginkgolide A, B가 세포벽 합성을 저해하는 것으로 보여진다.
Biohydrogen production from food waste via dark fermentation was conducted by using mixed culture under various environmental conditions (initial pH, initial F/M ratio, initial ferrous iron ($Fe^{2+}$), and temperature condition) in batch reactor. The results revealed that the maximum hydrogen yield of $46.19mL\;H_2/g\;COD_{add}$ was achieved at the optimal conditions (initial pH 8.0, initial F/M ratio 4.0, initial iron concentration 100 mg $FeSO_4/L$ and thermophilic condition ($55{\pm}1^{\circ}C$)). Furthermore, major volatile fatty acid (VFA) productions of butyrate (765.66 mg/L) and acetate (324.69 mg/L) were detected and COD removal efficiency was detected at 66.00%. Therefore, these optimal conditions could be recommended to operate a system.
생물학적 혐기발효를 이용하여 제당폐수로부터 바이오 수소가스의 생산 수율을 알아보고, 이 반응에 관여하는 미생물의 군집양상을 살펴보았다. 제당폐수 내 영양염류($N{\cdot}P$)의 공급함에 따라 수소발생량이 9.53 에서 $26.67m{\ell}$$H_2/g$ COD로 증가하였다. 혐기발효과정에서 butyric acid, acetic acid, lacticacid, 그리고 propionic acid이 검출되었다. Butyric acid/acetic acid(B/A)비는 제당폐수에 영양염류가 공급됨에 따라 0.50에서 0.92로 증가 하였으며, B/A비가 높을수록 수소생산량이 증가하였다. 제당폐수의 발효과정에서 나타나는 미생물 군집은 Firmicutes문에는 Clostridium 속으로 나타났으며 $\gamma$-Proteobacteria 강에는 Klebsiella 속, Erwinia 속, 그리고 Eenterobacter 속이 검출되었다. 또한 수소 생성이 활성화 되면서 Erwinia 속은 위축되고 Klebsiella 속이 많아지는 것을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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