초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
석유 시대의 종말이 다가옴에 따라 재생 가능한 천연자원으로부터 바이오알콜, 바이오디젤 등 바이오연료를 생산하고자 하는 시도가 각광받고 있다. 현재 상용화된 바이오에탄올 생산기술은 모두 식량자원인 당질계 및 전분질계 바이오매스를 원료로 사용함으로 인해 인류의 식량수급 상황과 매우 밀접한 연관관계가 존재한다. 장기적으로 볼 때, 이러한 문제를 극복하기 위해 보다 값싸고 원료 수급에 문제가 적은 제2세대 및 제3세대 바이오매스라고 불리는 목질계/해조류 바이오매스를 원료로 사용하는 기술이 선진국을 중심으로 개

□ 연구의 목적 및 내용
석유 시대의 종말이 다가옴에 따라 재생 가능한 천연자원으로부터 바이오알콜, 바이오디젤 등 바이오연료를 생산하고자 하는 시도가 각광받고 있다. 현재 상용화된 바이오에탄올 생산기술은 모두 식량자원인 당질계 및 전분질계 바이오매스를 원료로 사용함으로 인해 인류의 식량수급 상황과 매우 밀접한 연관관계가 존재한다. 장기적으로 볼 때, 이러한 문제를 극복하기 위해 보다 값싸고 원료 수급에 문제가 적은 제2세대 및 제3세대 바이오매스라고 불리는 목질계/해조류 바이오매스를 원료로 사용하는 기술이 선진국을 중심으로 개발 중에 있다.

본 연구에서는 셀룰로스/해조류 바이오매스로부터 바이오에탄올 및 생분해성 바이오플라스틱 polyhydroxyalkanoates (PHA)를 직접 생산하는 통합생물공정 개발을 위해 아래와 같은 연구를 수행하였다. 또한 연구수행 과정에서 나노입자를 이용한 셀룰로스 분해효소촉진, 혼합배양에서 특정 균주의 선택적 저해 등의 부가적인 연구결과를 얻을 수 있었다.

- 셀룰로스 분해 및 PHA 생산 기존균주특성 조사
- 셀룰로스/해조류 분해능이 뛰어난 균주 확보
- 혼합배양에 의한 셀룰로스로부터 에탄올/PHA 생산
- Saccharophagus degradans의 균체내 PHA 축적율 증가
- 셀룰로스/해조류 바이오매스로부터 에탄올/PHA 생산 통합생물공정 개발

□ 연구결과
- Saccharophagus degradans의 셀룰로스 분해 특성 연구
- Saccharophagus degradans를 이용한 셀룰로스로부터 PHA 생산 특성 연구
- 썩은 볏짚에서 셀룰로스 분해 균주 분리
- 최적 셀룰로스 분해균주 선정
- Trichoderma reesei와 효모의 혼합배양에 의한 셀룰로스로부터 에탄올 생산
- 에탄올 생산을 위한 막 생물반응기 설계
- Trichoderma reesei와 Paracoccus sp.의 조합에 의한 셀룰로스로부터 PHA 생산
- 셀룰로스/아가로스 분해를 위한 융합효소 개발
- 배양조건 최적화를 통한 균체내 PHA 축적율 증가
- 셀룰로스/해조류 바이오매스로부터 에탄올/PHA 생산 통합생물공정 개발
- 알지네이트 분해효소 (alginate lyase) 검출을 위한 신속, 민감, 간단한 방법 개발

□ 연구결과의 활용계획
식용자원에 의존하지 않는 2세대 및 3세대 리그노셀룰로스/해조류계 바이오에탄올 및 바이오플라스틱의 실용화를 앞당기는데 기여할 수 있다. 기술개발과정에 적용되는 고농도 배양기술, 생물반응기 개발기술 등의 핵심기술은 바이오에탄올 생산 외에도 부탄올, 수소 등 여타 바이오에너지 생산기술, 정밀화학제품, 기능성 식품소재, 화장품소재, 의료용 원료/중간체, 바이오매스 유래 화학원료 등 다양한 산업바이오제품 생산에 활용가능하다.

( 출처 : 요약문 5p )

Abstract ▼

□ Purpose&contents
This study aims at developing consolidated bioprocessing for direct production of ethanol and polyhydroxyalkanoates (PHA) from cellulose biomass. By using bacteria with high degradation activity of crystalline cellulose such as Saccharophagus degradans, direct production of eth

□ Purpose&contents
This study aims at developing consolidated bioprocessing for direct production of ethanol and polyhydroxyalkanoates (PHA) from cellulose biomass. By using bacteria with high degradation activity of crystalline cellulose such as Saccharophagus degradans, direct production of ethanol and PHA was carried out from cellulose.
- Investigation of cellulose-degrading and PHA producing strains
- Selection of cellulose/algae-degrading strains
- Co-culture for production of ethanol/PHA from cellulose
- Increaing PHA accumulation in Saccharophagus degradans
- Development of consolidated bioprocessing for production of ethanol/PHA from cellulose/algae biomass

□ Result
- Degradation characteristics of cellulose by Saccharophagus degradans
- Production of PHA from cellulose by Saccharophagus degradans
- Isolation of cellulose-degrading strains from decayed rice straw
- Selection of optimum cellulose-degrading strain
- Production of ethanol by co-culture of Trichoderma reesei and yeast from cellulose
- Design of membrane bioreactor for ethanol production
- Production of PHA by combination of Trichoderma reesei and Paracoccus sp. from cellulose
- Development of fusion enzymes for cellulose/agarose degradation
- Increasing PHA accumulation by culture optimization
- Development of consolidated bioprocessing for production of ethanol/PHA from cellulose/algae biomass
- Development of rapid, sensitive, simple method for detection of alginate lyase

□ Expected Contribution
Non-food second generation (lignocellulose) and third generation (marine algae) biomass can be used for production of bioethanol and bioplastics. Techniques for high cell density culture and bioreactor development can be applied to produce other bioenergy (butanol, hydrogen) and industrial bioproducts such as fine chemicals, functional foods, cosmetics, medical raw materials/intermediates, and biomass-derived chemical raw materials.

( 출처 : SUMMARY 6p )

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 3연구계획 요약문 ... 4연구결과 요약문 ... 5 한글요약문 ... 5 SUMMARY ... 6연구내용 및 결과 ... 7 1. 연구개발과제의 개요 ... 7 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 8 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 13 5. 연구결과의 활용계획 ... 14 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 15 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 16 8. 참고문헌 ... 16 9. 연구성과 ... 17 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 26 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 26 12. 기타사항 ... 26별첨1 ... 27별첨2 ... 42끝페이지 ... 49