초록 ▼

본 연구에서는 Na+ 농도가 수소생성 미생물(Hydrogen Producing Bacteria, HPB)의 암 발효시수소생성 수율, metabolic pathway 및 ATP 이용에 미치는 영향을 파악하였다. 암 발효시 염분농도가 2 g-Na+/L 이상으로 존재하면 HPB의 수소생성에 저해를 주는 것으로 나타났다. 또한, C. butyricum 을 이용하여 에너지 발란스를 계산한 결과, Na+ 농도가 증가할수록 잉여에너지의 감소로 인해 셀 합성 수율이 감소하였다.
수소생성 미생물의 암 발효를 통한 수소생성시 고농도 염분이 성장

본 연구에서는 Na+ 농도가 수소생성 미생물(Hydrogen Producing Bacteria, HPB)의 암 발효시수소생성 수율, metabolic pathway 및 ATP 이용에 미치는 영향을 파악하였다. 암 발효시 염분농도가 2 g-Na+/L 이상으로 존재하면 HPB의 수소생성에 저해를 주는 것으로 나타났다. 또한, C. butyricum 을 이용하여 에너지 발란스를 계산한 결과, Na+ 농도가 증가할수록 잉여에너지의 감소로 인해 셀 합성 수율이 감소하였다.
수소생성 미생물의 암 발효를 통한 수소생성시 고농도 염분이 성장에 미치는 영향을 파악하고 고농도 염분이 존재하는 조건에서도 고효율의 수소를 생성하는 미생물인 HHPB(Halophilic Hydrogen Producing Bacteria)를 소화슬러지로부터 분리/배양하였다. 분리/배양된 미생물의 종 특이성 파악을 위해 DNA cloning 및 sequence를 통한 계통분석을 실시하였고, 분리/배양된 절대혐기성 HPB는 Clostridium bifermentans 3AT-ma로 명명하였다.
Clostridium bifermentans 3AT-ma의 수소생성능 및 최적조건을 도출하기 위해 연구를 진행하였다. 이때 Clostridium bifermentans 3AT-ma의 수소생성을 위한 최적 pH는 6으로 도출되었고, 최적Fe²⁺농도는 400 mg/L로 도출되었다. Clostridium bifermentans 3AT-ma의 암 발효를 통해 발생된 부산물인 acetate가 수소생성에 미치는 영향을 파악한 결과, 주입된 acetate가 Clostridium bifermentans 3AT-ma의 성장, glucose 소비율, 수소생성 등에 저해영향을 주는 것으로 나타났다.
연속운전시 담체의 적용이 수소생성에 미치는 영향을 평가하였다. 고염분 기질을 연속적으로 주입하며 장기간 운전했을 때, 담체를 적용한 FBR(Fluidized Bed Reactor)의 수소생성능이 담체를 주입하지 않은 SSR(Suspended Solution Reactor)에 비해 약 1.5 ~ 2배 높았고, 안정적으로 장기간 수소를 생성하였다. 연속운전시 OLR 및 HRT가 수소생성에 미치는 영향에 대해 평가한 결과 OLR 20 g/L/day, HRT 12 시간 조건에서 수소생성 yield가 1.1 mol-H₂/mol-glucose로 가장 높았다.
따라서 본 연구에서 자체적으로 분리/배양된 호염성 수소생성 미생물 Clostridium bifermentans 3AT-ma 를 이용하여 고염분의 biomass로부터 고효율의 수소생산이 가능하였고， 생산된 bio-H₂를 유용한 energy로 회수/이용함에 따라 환경 부하 저감효과가 크다고　판단되며, 경제/산업적 신재생 에너지 사업의 활성화를 촉진시킬 수 있을　것으로　기대된다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내·외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용 계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8