유기성 폐자원 유래 휘발 유기산을 통한 미생물 바이오디젤 생산 타당성 연구

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 생명화학공학과, 2015.2 ,[viii, 139p :]화석 연료의 고갈에 따라, 재생 가능 에너지의 연구는 계속적으로 증가하고 있다. 바이오매스를 기반으로 한 바이오연료는 지속생산가능한 에너지 중 하나로 계속적으로 생산과 소비량이 증가하고 있고 이는 친환경 에너지로써 환경에 긍정적 효과를 준다. 혐기소화를 기반으로 하는 VFA 플랫폼은 바이오연료 생산 방법 중 하나로써 오직 탄수화물만을 사용하는 당 플랫폼과는 다르게 VFA 플랫폼은 바이오매스의 탄수화물 단백질 그리고 지질을 모두 사용하기 때문에 매우 높은 수율을 보여준다. 또한 혼합균이다 보니 멸균과정이 필요 없어서 매우 경제적이 공정이다. VFA는 그 자체로도 가치가 있고 바이오연료의 전구체로도 쓰인다. VFA에 수소를 첨가하여 알코올로 전환이 가능하며 또한 유질미생물의 탄소원으로 이용하여 바이오디젤로도 전환이 가능하다. 비식용이기 때문에 리그노셀룰로직 바이오매스는 식량 가격에 영향이 없고 또한 쉽게 얻을 수 있다. 볏짚은 대표적인 리그노셀룰로직 바이오매스의 자원 중 하나이고 이를 혐기소화를 통해 VFA로 전환하였다. VFA의 생산을 최대화 하기 위해 온도, 기질농도 그리고 pH를 통하여 표면분석법을 이용하였다. 최대 VFA 생산농도는 at 39.23 °C, 52.85 g/L of rice straw, and pH 10에서 12.37g/L로 나타났다. qPCR을 통한 미생물 정량분석을 통해 메탄균주들이 메탄억제제에 의해 억제가 잘 됨을 확인 할 수 있었다. 더욱이 454 파이로시퀀싱을 통해 ruminococcaceae과가 리그노셀룰로직 바이오매스를 잘 이용함을 알 수 있고 대부분의 표면분석법 샘플에서 우점종으로 나타났다. 위 연구를 통해 혐기소화에 영향을 주는 인자들과 생물학적 변화를 확인 할 수 있었다. 미생물이 쉽게 탄소원으로 사용할 수 있게 볏짚의 전환을 높여서 셀룰로즈와 헤미셀룰로즈가 단당류로 되어야 한다. 전처리는 리그노 셀룰로직바이오매스의 발효에 있어서 중요한 역할을 하기 때문에 다양한 물리적, 화학적 그리고 생물학적 전처리 방법들이 연구되어지고 있다...한국과학기술원 :생명화학공학과

Method of Concentrating Low Titer Fermentation Broths Using Forward Osmosis

본 발명은 발효액의 농축방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정삼투압을 이용한 저농도 발효액의 고농도 농축방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 정삼투압을 이용한 발효액의 농축 방법은 정삼투압막으로 구획되어 있는 피드 챔버 및 드로우 챔버를 포함하는 농축장치의 피드 챔버 및 드로우 챔버에 각각 발효액 및 삼투압 유발액(osmolyte)을 투입한 다음, 정삼투압 반응을 수행함으로써 피드 챔버의 발효액을 농축시키는 것을 특징으로 한다. 저농도 발효액을 역삼투압을 이용하거나 추출용매를 사용하여 농축시킬 경우, 에너지가 많이 소비되거나 추출용매의 가격이 비싸기 때문에 경제적으로 타당하지 않으나, 본 발명에 따른 정삼투압을 이용한 발효액의 농축 방법은 발효액의 농축을 최대화하면서, 에너지 소모 및 운영비용을 최소화할 수 있으므로, 신기술의 산업화에 기여할 수 있다