본 연구는 국내의 실정을 고려하여 바이오매스인 낙엽을 바이오매스로 이용하여 바이오에탄올을 생산하고자 하였다. 바이오에탄올의 생산효율을 높이기 위해 목질계 바이오매스에 가장 중요한 전처리를 시행하였다. 본 실험에서는 화학적 전처리와 반탄화 전처리를 적용하여 당 전환율에 대한 영향을 분석하였고 이어서 바이오에탄올의 생산효율을 높이기 위해 다양한 효소의 당화효율 비교, 반탄화 전처리에 대응으로 ...
본 연구는 국내의 실정을 고려하여 바이오매스인 낙엽을 바이오매스로 이용하여 바이오에탄올을 생산하고자 하였다. 바이오에탄올의 생산효율을 높이기 위해 목질계 바이오매스에 가장 중요한 전처리를 시행하였다. 본 실험에서는 화학적 전처리와 반탄화 전처리를 적용하여 당 전환율에 대한 영향을 분석하였고 이어서 바이오에탄올의 생산효율을 높이기 위해 다양한 효소의 당화효율 비교, 반탄화 전처리에 대응으로 계면활성제를 첨가하여 효소당화실험하였다. 그리고 분리당화공정, 동시당화발효공정을 적용하여 에탄올 생산량을 확인하였다.
개별효소를 이용하여 글루코즈 생산량을 확인한 결과, 목질계 바이오매스의 특성으로 cellulase에서 발효 가능한 글루코즈를 가장 많이 얻을 수 있었으며, 또한 혼합효소를 이용하여 낙엽을 당화한 결과에서는 cellulase와 hemicellulase를 혼합하여 사용한 당화실험에서 가장 높은 글루코즈를 나타내었다.
위의 실험 결과로 얻은 효소최적조건을 반탄화 전처리한 바이오매스에 적용하여 반탄화 전처리에 대한 글루코즈 생산량을 확인하였다. 이 때 얻은 반탄화 전처리 후 효소당화하였을 때 당 전환율은 화학적 전처리의 결과보다 10% 정도 향상됨을 알 수 있었다. 또한 효소의 혼합비율별로 비교하였을 때 7:3 비율에서 가장 높은 글루코즈를 생산하였다. 그리고 반탄화 전처리시 낙엽의 물성변화로 인한 방안으로 계면활성제를 첨가하여 효소당화하였다. 이 때 첨가하지 않았을 때보다 높은 글루코즈를 얻었으며 5% 이상 첨가하였을 때 그 향상도가 2배 이상을 차이를 보였다.
당화 후 S. cerevisiae 균주를 접종하여 발효를 하는 분리당화공정을 이용하여 에탄올을 생산하였다. 효소 주입 후 2258 mg glucose/ g biomass로 글루코즈 전환량이 최고치가 되었고 그때 효모를 접종하였더니 약 0.4 g ethanol/ g biomass을 생산할 수 있었다.
이를 통해 계절적으로 문제시 되고 있는 낙엽의 자원화 및 처리문제를 해소할 수 있을 것으로 예상하며 전분질계나 당질계 수급의 문제로 에탄올을 생산에 한계가 있는 우리나라에서 수송용 에너지원 확보 가능성을 확인할 수 있었다.
본 연구는 국내의 실정을 고려하여 바이오매스인 낙엽을 바이오매스로 이용하여 바이오에탄올을 생산하고자 하였다. 바이오에탄올의 생산효율을 높이기 위해 목질계 바이오매스에 가장 중요한 전처리를 시행하였다. 본 실험에서는 화학적 전처리와 반탄화 전처리를 적용하여 당 전환율에 대한 영향을 분석하였고 이어서 바이오에탄올의 생산효율을 높이기 위해 다양한 효소의 당화효율 비교, 반탄화 전처리에 대응으로 계면활성제를 첨가하여 효소당화실험하였다. 그리고 분리당화공정, 동시당화발효공정을 적용하여 에탄올 생산량을 확인하였다.
개별효소를 이용하여 글루코즈 생산량을 확인한 결과, 목질계 바이오매스의 특성으로 cellulase에서 발효 가능한 글루코즈를 가장 많이 얻을 수 있었으며, 또한 혼합효소를 이용하여 낙엽을 당화한 결과에서는 cellulase와 hemicellulase를 혼합하여 사용한 당화실험에서 가장 높은 글루코즈를 나타내었다.
위의 실험 결과로 얻은 효소최적조건을 반탄화 전처리한 바이오매스에 적용하여 반탄화 전처리에 대한 글루코즈 생산량을 확인하였다. 이 때 얻은 반탄화 전처리 후 효소당화하였을 때 당 전환율은 화학적 전처리의 결과보다 10% 정도 향상됨을 알 수 있었다. 또한 효소의 혼합비율별로 비교하였을 때 7:3 비율에서 가장 높은 글루코즈를 생산하였다. 그리고 반탄화 전처리시 낙엽의 물성변화로 인한 방안으로 계면활성제를 첨가하여 효소당화하였다. 이 때 첨가하지 않았을 때보다 높은 글루코즈를 얻었으며 5% 이상 첨가하였을 때 그 향상도가 2배 이상을 차이를 보였다.
당화 후 S. cerevisiae 균주를 접종하여 발효를 하는 분리당화공정을 이용하여 에탄올을 생산하였다. 효소 주입 후 2258 mg glucose/ g biomass로 글루코즈 전환량이 최고치가 되었고 그때 효모를 접종하였더니 약 0.4 g ethanol/ g biomass을 생산할 수 있었다.
이를 통해 계절적으로 문제시 되고 있는 낙엽의 자원화 및 처리문제를 해소할 수 있을 것으로 예상하며 전분질계나 당질계 수급의 문제로 에탄올을 생산에 한계가 있는 우리나라에서 수송용 에너지원 확보 가능성을 확인할 수 있었다.
This study is to produce bio-ethanol by using fallen leaves, which is biomass, as a fermentation substrate in consideration of situation in Korea. In order to enhance the production efficiency of bioethanol, the study compared the saccharification efficiency of various enzymes after pretreatment. An...
This study is to produce bio-ethanol by using fallen leaves, which is biomass, as a fermentation substrate in consideration of situation in Korea. In order to enhance the production efficiency of bioethanol, the study compared the saccharification efficiency of various enzymes after pretreatment. And Tween-80, nonionic surfactant, was tested to enhance saccharification efficiency by coping with hydrophobicity resulted from torrefaction. Also the study confirmed the ethanol production by applying separate hydrolysis and fermentation(SHF) process and Simultaneous saccharification and fermentation(SSF) process.
In result confirmed the glucose production by the various enzyme, we most obtained fermentable glucose production from cellulase by characteristic of lignocellulosic biomass, also got the glucose production high in result of mixed enzymes.
And then, saccharification of torrefied biomass conducted by applying best condition obtained by the above result. As a result of this experiment, we could know that conversion of sugar by torrefied biomass was 10% higher than result of chemical pretreatment. And enzyme ratio of 7:3 had high glucose production.
As a result of adding surfactant, sugar conversion was higher when the biomass was saccharified addition of tween-80. It was found torrefaction can be applied as a pretreatment for lignocellulosic biomass and tween-80 is needed to enhance its enzyme saccharification.
Ethanol production was conducted using SHF. After injected enzyme, glucose production was 2258 mg glucose/ g biomass by the highest sugar conversion. At that time, fermentation was conducted using S. cerevisiae, it obtained about 0.4 g ethanol/ g biomass.
Therefore, this expected to solve the problem of recycling and processing about fallen leaves seasonally. Also, it was confirmed by the energy source potential for bio-fuel in Korea with limits to the production of ethanol as a matter of starch-based or carbohydrate-based supply.
This study is to produce bio-ethanol by using fallen leaves, which is biomass, as a fermentation substrate in consideration of situation in Korea. In order to enhance the production efficiency of bioethanol, the study compared the saccharification efficiency of various enzymes after pretreatment. And Tween-80, nonionic surfactant, was tested to enhance saccharification efficiency by coping with hydrophobicity resulted from torrefaction. Also the study confirmed the ethanol production by applying separate hydrolysis and fermentation(SHF) process and Simultaneous saccharification and fermentation(SSF) process.
In result confirmed the glucose production by the various enzyme, we most obtained fermentable glucose production from cellulase by characteristic of lignocellulosic biomass, also got the glucose production high in result of mixed enzymes.
And then, saccharification of torrefied biomass conducted by applying best condition obtained by the above result. As a result of this experiment, we could know that conversion of sugar by torrefied biomass was 10% higher than result of chemical pretreatment. And enzyme ratio of 7:3 had high glucose production.
As a result of adding surfactant, sugar conversion was higher when the biomass was saccharified addition of tween-80. It was found torrefaction can be applied as a pretreatment for lignocellulosic biomass and tween-80 is needed to enhance its enzyme saccharification.
Ethanol production was conducted using SHF. After injected enzyme, glucose production was 2258 mg glucose/ g biomass by the highest sugar conversion. At that time, fermentation was conducted using S. cerevisiae, it obtained about 0.4 g ethanol/ g biomass.
Therefore, this expected to solve the problem of recycling and processing about fallen leaves seasonally. Also, it was confirmed by the energy source potential for bio-fuel in Korea with limits to the production of ethanol as a matter of starch-based or carbohydrate-based supply.
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