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초록
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수소생산 유효세균을 유지하기 위해 열처리한 혐기소화슬러지를 접종원으로 하여 PVA 담체를 활용한 고정화와 비고정화 방법에 의한 수소생산능 및 세균 군집을 비교분석 하였다. 고정화에 의한 수소생산성은 비고정화 방법과 비교하여 수소생산성에 영향을 미치지 않았다. 그러나 고정화 방법은 유기물 분해결과 발생하는 유기산 축적 및 pH 강하 등의 환경변화에 있어 세균의 성장과 활성에 안정적 환경을 제공할 수 있는 가능성을 나타내었다. DGGE 분석에 의한 세균군집분석에서는 비고정화와 고정화 반응조간에 형성된 세균군집이 차이가 있는 것으로 나타났으며, 상대적으로 고정화 반응조내의 유효 수소생산 세균 군집이 좀 더 안정적으로 유지되는 것으로 확인되었다. Droplet digital PCR에 의한 6종의 유효한 수소생산 세균 절대정량 분석결과, encapsulation에 관계없이 두 반응기에서의 우점세균수는 유사하였다. Firmicutes, Clostridium, Enterobacter, Ruminococcus 및 Escherichia가 $1{\times}10^5-1{\times}10^6$ copy number of ml-sample 수준에서 존재하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the performances of PVA-encapsulation and non-encapsulation in a fed-batch bioreactor system were compared for biohydrogen production. Hydrogen production in the PVA-encapsulation bioreactor was not significantly different in comparison to the non-encapsulation bioreactor. However, th...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구에서는 수소생산 미생물의 PVA-boric acid를 이용한 고정화법이 수소생산 시스템에 유용한 방법인지 여부를 평가하기 위해, 고정화법을 이용한 수소생산과 세균군집구조에 미치는 미생물 고정화 효과를 정성 · 정량적으로 평가하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
미생물을 고정화하기 위한 담체로 사용되는, 천연 고분자 물질의 한계점은? 미생물을 고정화하기 위한 담체로는 agar [28], alginate [28], chitosan [16] 및 polyacrylamide [4, 39], polyurethane [4, 39] 등의 다양한 천연 고분자 및 합성 고분자들이 사용되고 있는데, 천연 고분자 물질은 물리적 내구성이 낮다는 한계점이 있다[4]. 다양한 고분자 물질들 가운데 polyvinyl alcohol (PVA)는 합성고분자 물질로 가격이 저렴한 경제적 측면의 이점 뿐만 아니라 세균 독성이 없어 널리 사용되고 있다[22, 30].
본 연구의 PVA bead를 사용한 고정화 반응조 내부에서, 수소생산 세균의 군집 구조가 안정적으로 유지되는 이유는? 반응조내에 존재하는 수소생산 세균 군집 구조를 관찰하기 위해 수행한 DGGE 분석 결과, 시간이 경과함에 따라 비고정화 반응조에 비하여 PVA bead를 사용한 고정화 반응조에서 DGGE band 패턴 및 intensity의 변화가 상대적으로 적었다. 이는 고정화 반응조에서 수소생산 세균의 군집이 좀 더 안정적으로 유지되고 있는 것을 시사하는데, 수소생산 과정에서 발생하는 유기산에 의한 배양액의 pH 강하 등의 영향이 고정화에 의해 약간 완화되었기 때문이라고 추측된다.
polyvinyl alcohol (PVA)의 특징은? 미생물을 고정화하기 위한 담체로는 agar [28], alginate [28], chitosan [16] 및 polyacrylamide [4, 39], polyurethane [4, 39] 등의 다양한 천연 고분자 및 합성 고분자들이 사용되고 있는데, 천연 고분자 물질은 물리적 내구성이 낮다는 한계점이 있다[4]. 다양한 고분자 물질들 가운데 polyvinyl alcohol (PVA)는 합성고분자 물질로 가격이 저렴한 경제적 측면의 이점 뿐만 아니라 세균 독성이 없어 널리 사용되고 있다[22, 30]. 이러한 다양한 담체를 활용한 미생물고정화 방법이 질산과 인 제거 및 중금속 제거 등을 목적으로 유효미생물의 고농도 유지 및 대체응집제로써 폐수처리 분야에서 활발히 연구되어 왔다[5, 6, 20, 25, 29].
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