미세조류 옥외배양 시스템을 이용한 돈분 액체 비료의 영양염류 제거 및 바이오디젤 생산 Biodiesel Production and Nutrients Removal from Piggery Manure Using Microalgal Small Scale Raceway Pond (SSRP)원문보기
에너지 소비의 증가와 화석 연료의 감소로 인해 바이오디젤과 같은 재생 가능한 대체 에너지 자원이 관심을 받고 있다. 미세조류를 이용한 바이오디젤은 기존의 농작물과 경쟁하지 않는 것과 더불어 많은 장점을 갖고 있다. 본 연구에서는 미세조류 배양의 생산 비용 절감과 축산 폐수 처리라는 두 가지 목표를 충족시키지 위해 돈분 액체 비료를 사용하였다. 옥외 배양 시스템(Small Scale Raceway Pond; SSRP)과 희석된 돈분 액체 비료를 이용하여 단일 미세조류 Chlorella sp. JK2, Scenedesmus sp. JK10 과 혼합 토착 미세조류 CSS를 20일 동안 각각 배양하였다. 미세조류 혼합균주인 CSS의 바이오매스 생산과 지질 생산성은 각각 $1.19{\pm}0.09gL^{-1}$, $12.44{\pm}0.38mgL^{-1}day^{-1}$로 단일 종에 비해 2배 이상 높았다. 돈분 액체 비료의 TN, TP의 제거율 역시 혼합 토착 미세조류 CSS에서 93.6%, 98.5%로 단일 종의 이용에 비해 30%이상 높은 제거 효율을 보여주었다. 이를 통해 돈분 액체 비료는 미세조류 배양에 필요한 N과 P를 제공하며, 미세조류를 이용한 SSRP를 통하여 영양염류를 제거할 수 있는 가능성을 확인하였다. 또한 미세조류 배양을 위한 생산 비용의 감소로 경제성 있는 바이오디젤의 생산 가능성을 확인하였다.
에너지 소비의 증가와 화석 연료의 감소로 인해 바이오디젤과 같은 재생 가능한 대체 에너지 자원이 관심을 받고 있다. 미세조류를 이용한 바이오디젤은 기존의 농작물과 경쟁하지 않는 것과 더불어 많은 장점을 갖고 있다. 본 연구에서는 미세조류 배양의 생산 비용 절감과 축산 폐수 처리라는 두 가지 목표를 충족시키지 위해 돈분 액체 비료를 사용하였다. 옥외 배양 시스템(Small Scale Raceway Pond; SSRP)과 희석된 돈분 액체 비료를 이용하여 단일 미세조류 Chlorella sp. JK2, Scenedesmus sp. JK10 과 혼합 토착 미세조류 CSS를 20일 동안 각각 배양하였다. 미세조류 혼합균주인 CSS의 바이오매스 생산과 지질 생산성은 각각 $1.19{\pm}0.09gL^{-1}$, $12.44{\pm}0.38mgL^{-1}day^{-1}$로 단일 종에 비해 2배 이상 높았다. 돈분 액체 비료의 TN, TP의 제거율 역시 혼합 토착 미세조류 CSS에서 93.6%, 98.5%로 단일 종의 이용에 비해 30%이상 높은 제거 효율을 보여주었다. 이를 통해 돈분 액체 비료는 미세조류 배양에 필요한 N과 P를 제공하며, 미세조류를 이용한 SSRP를 통하여 영양염류를 제거할 수 있는 가능성을 확인하였다. 또한 미세조류 배양을 위한 생산 비용의 감소로 경제성 있는 바이오디젤의 생산 가능성을 확인하였다.
Due to the rapid energy consumption and fossil fuel abundance reduction, the world is progressively in need of alternative and renewable energy sources such as biodiesel. Biodiesel from microalgae offers high hopes to the scientific world for its potential as well as its non-competition with arable ...
Due to the rapid energy consumption and fossil fuel abundance reduction, the world is progressively in need of alternative and renewable energy sources such as biodiesel. Biodiesel from microalgae offers high hopes to the scientific world for its potential as well as its non-competition with arable lands. Taking consideration to reduce the cost of production as well as to attain twin environmental goals of treatment and use of animal waste material the microalgal cultivation using piggery manure has been tested in this study. Unialgal strains such as Chlorella sp. JK2, Scenedesmus sp. JK10, and an indigenous mixed microalgal culture CSS were cultured for 20 days in diluted piggery manure using Small Scale Raceway Pond (SSRP). Biomass production and lipid productivity of CSS were $1.19{\pm}0.09gL^{-1}$, $12.44{\pm}0.38mgL^{-1}day^{-1}$, respectively and almost twice that of unialgal strains. Also, total nitrogen and total phosphorus removal efficiencies of CSS was 93.6% and 98.5% respectively and 30% higher removal efficiency compared to the use of unialgal strains. These results indicate that the piggery manure can provide microalgae necessary nitrogen and phosphorus for growth thereby effectively treating the manure. In addition, overall cost of microalgal cultivation and subsequently biodiesel production would be significantly reduced.
Due to the rapid energy consumption and fossil fuel abundance reduction, the world is progressively in need of alternative and renewable energy sources such as biodiesel. Biodiesel from microalgae offers high hopes to the scientific world for its potential as well as its non-competition with arable lands. Taking consideration to reduce the cost of production as well as to attain twin environmental goals of treatment and use of animal waste material the microalgal cultivation using piggery manure has been tested in this study. Unialgal strains such as Chlorella sp. JK2, Scenedesmus sp. JK10, and an indigenous mixed microalgal culture CSS were cultured for 20 days in diluted piggery manure using Small Scale Raceway Pond (SSRP). Biomass production and lipid productivity of CSS were $1.19{\pm}0.09gL^{-1}$, $12.44{\pm}0.38mgL^{-1}day^{-1}$, respectively and almost twice that of unialgal strains. Also, total nitrogen and total phosphorus removal efficiencies of CSS was 93.6% and 98.5% respectively and 30% higher removal efficiency compared to the use of unialgal strains. These results indicate that the piggery manure can provide microalgae necessary nitrogen and phosphorus for growth thereby effectively treating the manure. In addition, overall cost of microalgal cultivation and subsequently biodiesel production would be significantly reduced.
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문제 정의
그러나 분뇨 퇴비 및 액체 비료를 이용한 미세조류 생산으로의 적용 가능성에 관한 국내 연구는 매우 부족한 실정이며, 대부분이 실험실 규모에 국한되어 있다. 따라서 본 연구에서는 돈분 액체 비료의 야외 현장 적용 가능성을 탐색하고자 옥외 배양 시스템(Small Scale Raceway Pond)을 이용하였으며, 실제 액체 비료를 이용한 옥외 배양에서 우수한 성장을 가지는 미세조류를 선별하고자 하였다. 또한, 옥외 배양시스템을 통해 생산된 바이오매스 내의 지질함량 및 FAME 구성 성분을 확인 하여 바이오디젤 전환 가능성을 알아보고자 하였다.
그러나 BG11과 같은 배지의 이용은 생산비용의 증가로 이어지기 때문에 실제 현장에서 이용하기에는 어려움이 따른다. 따라서 본 연구에서는 미세조류의 생산 비용을 낮추기 위한 방법으로, 돈분 액비를 이용함으로써 합리적인 바이오디젤 생산을 위한 현장 적용 가능성을 확인하고자 하였다.
이를 통해 돈분 액체 비료는 미세조류 배양에 필요한 N과 P를 제공하며, 미세조류를 이용한 SSRP를 통하여 영양염류를 제거할수 있는 가능성을 확인하였다. 또한 미세조류 배양을 위한 생산 비용의 감소로 경제성 있는 바이오디젤의 생산 가능성을 확인하였다.
따라서 본 연구에서는 돈분 액체 비료의 야외 현장 적용 가능성을 탐색하고자 옥외 배양 시스템(Small Scale Raceway Pond)을 이용하였으며, 실제 액체 비료를 이용한 옥외 배양에서 우수한 성장을 가지는 미세조류를 선별하고자 하였다. 또한, 옥외 배양시스템을 통해 생산된 바이오매스 내의 지질함량 및 FAME 구성 성분을 확인 하여 바이오디젤 전환 가능성을 알아보고자 하였다.
본 연구에서는 돈분 액체 비료를 이용한 효율적인 미세조류 바이오매스 획득 가능성과 미세조류 바이오매스 디젤 생산 가능성 탐색하였다. 액체 비료를 이용하여 Chlorella sp.
제안 방법
JK2, Scenedesmus sp. JK10, CSS의 배양액으로부터 미세조류를 수확하여 미세조류 내의 지질을 FAME로 전환하여 지방산 조성을 분석하였다(Fig. 6). 미세조류의 FAME는 주로 Linolenate (C18 : 3n3), Linoleate (C18 : 2n6c),Oleate (C18 : 2n9c), 그리고 Palmitate (C16 : 0)로 이루어져 있음을 확인하였다.
SSRP에서 돈분 액체 비료를 3%로 희석하여 미세조류를 배양한 후, 배양액의 잔류 총 질소(Total nitrogen, TN)와총인(Total phosphorous, TP)의 변화를 20일 동안 관찰하였으며, 초기 희석된 돈분 액체 비료의 총 질소와 인의 농도는 평균 44.8 ppm과 4.04 ppm 이었다. 배양 종료 시점인 운전 20일째의 총 질소의 농도는 Chlorella sp.
2013). 각각의 미세조류의 성장 특성을 확인하기 위해 건조 중량과 chlorophyll-a의 변화를 20일간 측정하였다. 배양 종료 시점인 운전 20일째의 Chlorella sp.
1 vvm), 1%의 CO2를 첨가하였다. 광원은 태양광을 이용하였으며, 자연적인 변화에 의한 light/dark cycle (L/D cycle)을 주었고, 회분식(batch culture)으로 운전하였다. 본 연구에서 SSRP는 대전 하수종말처리장에서 실험하였으며, 2013년 7월 8일부터 28일까지 운전하였다.
2013). 그러므로 돈분 액체 비료를 미세조류 배양에 이용하기 위해서는 반드시 희석해서 사용해야 하며, 본 연구에서도 돈분 액체 비료를 희석하여 고농도의 암모니아성 질소를 50 ppm 이하로 낮추어 수행하였다. 암모니아 내성이 높으면서 질소, 인 제거 효율이 높은 C.
돈분 액체 비료를 이용한 미세조류 배양을 위해 SSRP를 설치하였다. SSRP의 깊이는 약 30 cm, 용적 60 L이며, 교반은 paddle wheel을 이용하여 유속 30 cm sec-1로 운전하였다(Kang et al.
JK10를 옥외 배양시스템(SSRP)에 적용하였다. 또한, 대전 하수의 수질 정화능이 우수한 SSRP내의 혼합 토착 미세조류 CSS (mixed culture)를 실험에 이용하였다(Kang et al. 2012; Kang et al. 2013). Chlorella sp.
미세조류의 세포 내 지질함량은 Bligh & Dyer의 방법을 변형한 방법으로 분석하였다. 미세조류 시료에 Chloroform : methanol (2 : 1 v/v)를 넣어 교반 후, 증류수를 첨가하여 최종 Chloroform : methanol : water의 비율이 1:1:0.9가 되도록 조절하였다. 분리된 chloroform층을 건조시켜 지질함량을 측정하였다(Bligh and Dyer 1959; Lee et al.
미세조류의 세포 내 지질함량은 Bligh & Dyer의 방법을 변형한 방법으로 분석하였다.
9가 되도록 조절하였다. 분리된 chloroform층을 건조시켜 지질함량을 측정하였다(Bligh and Dyer 1959; Lee et al. 2010).
지방산 메틸 에스터(Fatty acid methyl esters, FAME) 조성 분석을 위해 Gas chromatograph (Shimadzu GC-2010, Japan)를 통하여 분석하였다. 미세조류 시료 50 mg과 1 mL의 KOH-CH3OH를 test tube에 75℃에서 10분, 5% HCl과 methanol을 넣어 75℃에서 10분간 반응시켰다.
그 뒤, hexane과(CH3)3COCH3을 넣어 반응시킨 후 증류수를 첨가하여 FAME가 포함되어 있는 층을 분리하였다. 지방산은 Gas chromatography (GC-2010, Shimadzu, Japan)를 통하여 분석하였다(Lee et al. 2010). GC detector는 flame ionized detector (FID)를 사용하였으며 Rtxwax capillary column (30 m×0.
폭기는 air pump와 diffuser를 이용하였으며(0.1 vvm), 1%의 CO2를 첨가하였다.
대상 데이터
JK2, Scenedesmus sp. JK10 과 혼합 토착 미세조류 CSS를 20일 동안 각각 배양하였다. 미세조류 혼합균주인 CSS의 바이오매스 생산과 지질 생산성은 각각 1.
JK2와 Scenedesmus sp. JK10를 옥외 배양시스템(SSRP)에 적용하였다. 또한, 대전 하수의 수질 정화능이 우수한 SSRP내의 혼합 토착 미세조류 CSS (mixed culture)를 실험에 이용하였다(Kang et al.
JK2, Scenedesmus sp. JK10와 혼합 토착 미세조류 CSS를 각각 배양 하였다. 본 연구에 앞서 lab-scale 실험 결과, 도시 하수로부터 분리된 여러 미세조류를 돈분 액체 비료에서 배양하였으며, 그중 Chlorella sp.
6%) (자료 미제시). 또한, 대전 하수종말처리장에서 하수의 수질 정화능력이 우수했던 혼합 토착 미세조류 CSS (mixed culture)를 선택하여 옥외 배양에 이용하였다(Kang et al. 2012; Kang et al. 2013). 각각의 미세조류의 성장 특성을 확인하기 위해 건조 중량과 chlorophyll-a의 변화를 20일간 측정하였다.
광원은 태양광을 이용하였으며, 자연적인 변화에 의한 light/dark cycle (L/D cycle)을 주었고, 회분식(batch culture)으로 운전하였다. 본 연구에서 SSRP는 대전 하수종말처리장에서 실험하였으며, 2013년 7월 8일부터 28일까지 운전하였다. 운전기간 동안 SSRP 내의 수온은 평균 27.
미세조류를 이용한 바이오디젤은 기존의 농작물과 경쟁하지 않는 것과 더불어 많은 장점을 갖고 있다. 본 연구에서는 미세조류 배양의 생산 비용 절감과 축산 폐수 처리라는 두 가지 목표를 충족시키지 위해 돈분 액체 비료를 사용하였다. 옥외 배양 시스템(Small Scale Raceway Pond; SSRP)과 희석된 돈분 액체 비료를 이용하여 단일 미세조류 Chlorella sp.
2). 실험에 사용한 액체 비료는 경상남도 하동군 양보면 우복리에 위치한 하동축협 자연순환자원센터에서 얻은 호기성 소화 돈분을 대전 하수 방류수에 3%로 희석하여 이용하였다. 국내 하동농협 자연순환 농업센터에서는 농가에서 고액 분리 후 반입된 돈분뇨를 화학적 응집처리 없이 원심분리만을 이용하여 고형분과 뇨를 분리하고, 자체 생성된 미생물을 이용하여 액체 비료 및 퇴비를 생산하고 있으며, 현재 연간 30,000 ton (100 ton day-1)의 돈분뇨를 처리하여 돈분 액체 비료를 생산하고 있다.
이론/모형
45 μm 여과지에 거른 후 105℃에서 24시간 동안 건조하여 측정하였다. Chlorophyll-a는 90% 아세톤을 이용하는 수질오염 공정 시험법에 따라 측정하였다(APHA 2005).
45 μm 여과지로 여과한 후 잔류 TN과 TP를 측정하였다. TN과 TP는 Standard method를 이용하여 분석하였다(APHA 2005).
성능/효과
따라서 합리적인 바이오디젤 생산을 위해서는 미세조류 배양 비용의 감소가 요구된다. BG11 배지를 이용하여 미세조류를 배양할 경우, 돈분 액비를 이용할 경우보다 약 12.5% 정도 높은 바이오매스 생산성을 갖는 것을 확인하였다 (lab-scale, 자료 미제시). 그러나 BG11과 같은 배지의 이용은 생산비용의 증가로 이어지기 때문에 실제 현장에서 이용하기에는 어려움이 따른다.
JK2, Scenedesmus sp. JK10, CSS 의 인 제거율은 79.8, 77.7, 98.5%로 CSS에서 매우 높은 인 제거능을 보여주었다. 질소와 인은 모든 미생물이 성장하는 데 가장 중요한 영양소이다.
JK2, Scenedesmus sp. JK10, CSS의 질소 제거율은 각각 69.1%, 66.3%, 93.6%로 혼합 토착 미세조류 CSS에서 높은 매우 질소 제거능을 보여주었다. 또한, 배양 종료 시점의 총 인의 농도는 Chlorella sp.
JK2, Scenedesmus sp. JK10, 혼합 토착 미세 조류 CSS를 배양한 후 바이오매스 생산량을 확인한 결과, 혼합 토착 미세조류에서 가장 높은 바이오매스 생산성(59.5 mg L-1 day-1)을 나타내었다. 획득한 미세조류 바이오매스의 지질을 분석함으로써 미세조류의 바이오 디젤 전환 가능성을 확인한 결과, 단일 균주보다 자연환경에 최적화된 혼합 토착 미세조류를 이용할 경우 더높은 지질 생산성을 얻을 수 있었다.
JK2, Scenedesmus sp. JK10, 혼합 토착 미세조류 CSS 간에 지방산 조성에는 큰 차이는 없는 것으로 나타났다.
JK10, 혼합 토착 미세조류 CSS의 건조중량은 각각 0.56±0.03 g L-1, 0.50±0.02 g L-1, 1.19±0.09 g L-1 로 CSS의 바이오매스량이 다른 두 균주에 비해 2배 이상 높았다(Fig. 3A).
JK2, Scenedesmus sp. JK10에 비해 CSS 의 바이오매스 생산성이 월등히 높은 것을 확인할 수있었다. 이 결과를 통해 단일 미세조류를 인공적으로 배양하여 접종해 주었을 경우와 이미 환경에 잘 적응되어 있는 혼합 미세조류를 접종해 주었을 경우를 비교해 볼 때, 혼합 미세조류가 높은 바이오매스 생산성을 가지는 것으로 확인되었다.
JK2, Scenedesmus sp. JK10이 성장과 영양염류의 제거가 우수했던 것으로 확인되어 본 연구에 이용하였다(Chlorella sp. JK2의 질소와 인 제거율: 84.9%, 71.4%, Scenedesmus sp. JK10의 질소와인 제거율: 88.9%, 70.6%) (자료 미제시). 또한, 대전 하수종말처리장에서 하수의 수질 정화능력이 우수했던 혼합 토착 미세조류 CSS (mixed culture)를 선택하여 옥외 배양에 이용하였다(Kang et al.
그러나 지질 생산성(lipid productivity) 은 각각 5.11±0.19 mg L-1 day-1, 6±0.33 mg L-1 day-1,12.44±0.38 mg L-1 day-1로 혼합 토착 미세조류 CSS의 지질 생산성이 단일 균주를 접종하였을 때보다 2배 이상 높았다(Fig. 5).
38 mg L-1 day-1로 단일 종에 비해 2배 이상 높았다. 돈분 액체 비료의 TN, TP의 제거율 역시 혼합 토착 미세조류 CSS에서 93.6%, 98.5%로 단일 종의 이용에 비해 30%이상 높은 제거 효율을 보여주었다. 이를 통해 돈분 액체 비료는 미세조류 배양에 필요한 N과 P를 제공하며, 미세조류를 이용한 SSRP를 통하여 영양염류를 제거할수 있는 가능성을 확인하였다.
획득한 미세조류 바이오매스의 지질을 분석함으로써 미세조류의 바이오 디젤 전환 가능성을 확인한 결과, 단일 균주보다 자연환경에 최적화된 혼합 토착 미세조류를 이용할 경우 더높은 지질 생산성을 얻을 수 있었다. 또한, 액체 비료 내의 영양염류 농도 변화를 관찰한 결과, 단일 균주를 이용하였을 경우보다 혼합 토착 미세조류에서 높은 총 질소, 인 제거능을 확인하였다. 이를 통해 미세조류 바이오디젤의 생산을 위해 돈분 액체 비료의 이용은 바이오매스의 생산단가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 돈분뇨의 수질 처리 측면에서도 좋은 효과를 나타내는 것을 확인 하였다.
미세조류 혼합균주인 CSS의 바이오매스 생산과 지질 생산성은 각각 1.19±0.09 g L-1, 12.44±0.38 mg L-1 day-1로 단일 종에 비해 2배 이상 높았다.
6). 미세조류의 FAME는 주로 Linolenate (C18 : 3n3), Linoleate (C18 : 2n6c),Oleate (C18 : 2n9c), 그리고 Palmitate (C16 : 0)로 이루어져 있음을 확인하였다. Chlorella sp.
그러므로 돈분 액체 비료를 미세조류 배양에 이용하기 위해서는 반드시 희석해서 사용해야 하며, 본 연구에서도 돈분 액체 비료를 희석하여 고농도의 암모니아성 질소를 50 ppm 이하로 낮추어 수행하였다. 암모니아 내성이 높으면서 질소, 인 제거 효율이 높은 C. vulgaris와 S. obliquus가 우점하고 있는 CSS에서 가장 좋은 질소, 인 제거율을보였으며, 단일 미세조류 균주 이용에 비해서 약 30%이상 높은 질소, 인의 제거능을 가진 것으로 확인되었다.
국내 하동농협 자연순환 농업센터에서는 농가에서 고액 분리 후 반입된 돈분뇨를 화학적 응집처리 없이 원심분리만을 이용하여 고형분과 뇨를 분리하고, 자체 생성된 미생물을 이용하여 액체 비료 및 퇴비를 생산하고 있으며, 현재 연간 30,000 ton (100 ton day-1)의 돈분뇨를 처리하여 돈분 액체 비료를 생산하고 있다. 액체 비료의 수질 성상은 TN 1,500 ppm, TP 135 ppm으로 확인되었다.
JK10에 비해 CSS 의 바이오매스 생산성이 월등히 높은 것을 확인할 수있었다. 이 결과를 통해 단일 미세조류를 인공적으로 배양하여 접종해 주었을 경우와 이미 환경에 잘 적응되어 있는 혼합 미세조류를 접종해 주었을 경우를 비교해 볼 때, 혼합 미세조류가 높은 바이오매스 생산성을 가지는 것으로 확인되었다. 이는 자연 환경 내에서 미생물들은 독자적으로 존재하는 경우는 극히 드물며, 다른 미생물과 주변 환경과 상호관계를 이루는 미생물 커뮤니티를 형성한다.
즉, 미세조류의 성장에 비례하여 영양염류가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이 결과를 통해 돈분 액비 내의 영양염류 제거는 박테리아의 영향보다 미세조류에 의한 기여가 더 크다고 판단할 수 있다.
5%로 단일 종의 이용에 비해 30%이상 높은 제거 효율을 보여주었다. 이를 통해 돈분 액체 비료는 미세조류 배양에 필요한 N과 P를 제공하며, 미세조류를 이용한 SSRP를 통하여 영양염류를 제거할수 있는 가능성을 확인하였다. 또한 미세조류 배양을 위한 생산 비용의 감소로 경제성 있는 바이오디젤의 생산 가능성을 확인하였다.
또한, 액체 비료 내의 영양염류 농도 변화를 관찰한 결과, 단일 균주를 이용하였을 경우보다 혼합 토착 미세조류에서 높은 총 질소, 인 제거능을 확인하였다. 이를 통해 미세조류 바이오디젤의 생산을 위해 돈분 액체 비료의 이용은 바이오매스의 생산단가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 돈분뇨의 수질 처리 측면에서도 좋은 효과를 나타내는 것을 확인 하였다. 돈분 액체 비료를 이용한 옥외 배양 시스템은 향후 scale-up 연구를 위한 토대를 제공하며, 경제적인 바이오매스 생산과 바이오디젤 생산 시스템으로 응용될수 있을 것으로 판단된다.
4를 통하여 각각의 미세조류의 chlorophyll-a의 양이 증가함에 따라 배양액 내의 총 질소와 총 인의 농도가 감소하는 것을 볼 수 있다. 즉, 미세조류의 성장에 비례하여 영양염류가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이 결과를 통해 돈분 액비 내의 영양염류 제거는 박테리아의 영향보다 미세조류에 의한 기여가 더 크다고 판단할 수 있다.
5 mg L-1 day-1)을 나타내었다. 획득한 미세조류 바이오매스의 지질을 분석함으로써 미세조류의 바이오 디젤 전환 가능성을 확인한 결과, 단일 균주보다 자연환경에 최적화된 혼합 토착 미세조류를 이용할 경우 더높은 지질 생산성을 얻을 수 있었다. 또한, 액체 비료 내의 영양염류 농도 변화를 관찰한 결과, 단일 균주를 이용하였을 경우보다 혼합 토착 미세조류에서 높은 총 질소, 인 제거능을 확인하였다.
후속연구
이를 통해 미세조류 바이오디젤의 생산을 위해 돈분 액체 비료의 이용은 바이오매스의 생산단가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 돈분뇨의 수질 처리 측면에서도 좋은 효과를 나타내는 것을 확인 하였다. 돈분 액체 비료를 이용한 옥외 배양 시스템은 향후 scale-up 연구를 위한 토대를 제공하며, 경제적인 바이오매스 생산과 바이오디젤 생산 시스템으로 응용될수 있을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
바이오디젤이란?
그러므로 재생 가능하며 환경친화적일 뿐만 아니라, 경제성도 갖춘 신재생에너지의 개발이 필수적이다(Georgianna and Mayfield 2012). 신재생에너지 중 바이오디젤(biodiesel)은 식물성 또는 동물성 유지의 주요 성분인 triglyceride와 alcohol의 transesterification 반응을 통해 얻은 fatty acid methyl ester를 주성분으로 하는 물질로서, 다음과 같은 장점으로 많은 관심을 받고 있다 (Demirbas 2008). 바이오디젤은 석유 기반 디젤에 비해 상대적으로 일산화탄소, UHCs (Unburned hydrocarbon), PM (particulate matter) 등과 같은 공해물질이 적으며 재생 가능하다(Gerpen 2005).
신재생에너지 중 바이오디젤의 장점은 무엇입니까?
신재생에너지 중 바이오디젤(biodiesel)은 식물성 또는 동물성 유지의 주요 성분인 triglyceride와 alcohol의 transesterification 반응을 통해 얻은 fatty acid methyl ester를 주성분으로 하는 물질로서, 다음과 같은 장점으로 많은 관심을 받고 있다 (Demirbas 2008). 바이오디젤은 석유 기반 디젤에 비해 상대적으로 일산화탄소, UHCs (Unburned hydrocarbon), PM (particulate matter) 등과 같은 공해물질이 적으며 재생 가능하다(Gerpen 2005). 또한, 바이오디젤은 기존의 엔진을 거의 개조하지 않고 직접 사용할 수 있으며(Altin et al. 2001), 폐식용유 등의 폐자원도 활용할 수 있다 (Felizardo et al. 2006; Phan and Phan 2008). 그리고 바이오디젤은 탄소 함유 연료이지만 연소 시 발생하는 CO2는 식물 또는 조류(algae)의 광합성 작용으로 다시 회수되므로 재생 가능하며 탄소 중립적(carbon neutral)이라는 장점을 갖고 있다(Sharma et al. 2008).
미세조류를 배양할 때, 생산 비용의 증가를 야기하는 것은?
미세조류를 배양하기 위해서는 CO2, 물 외에도 N, P와 같은 영양염류의 첨가가 반드시 필요하며, 이러한 영양염류의 비용은 직접적인 생산 비용의 증가로 이어진다. 따라서 미세조류의 생산 비용을 절감하기 위해 질소와인 성분이 풍부한 산업∙축산 폐수 및 도시 하수를 미세조류 배양에 이용하기도 한다(Kang et al.
참고문헌 (38)
Altin R, S Cetinkaya and HS Yucesu. 2001. The potential of using vegetable oil fuels as fuel for diesel engines. Energy Conv. Manag. 42:529-538.
Cain J, D Paschal and C Hayden. 1980. Toxicity and bioaccumulation of cadmium in the colonial green alga Scenedesmus obliquus. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 9:9-16.
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