• 대한환경공학회지
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• 제32권7호
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• pp.699-705
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• 2010

3가지 재질의 생물활성탄 부착 박테리아들을 부리 동정한 결과 총 9종류의 부착 박테리아가 동정되었다. Pseudomonas 속이 차지하는 비율이 평균 56.5%로 나타나 가장 높은 우점비율을 나타내었고, 다음으로 Pasteurella속 18.9%, Chryseomonas 속 4.0%, Agrobacterium속 3.5%, Aeromonas속 2.0% 순으로 검출되었다. 순수 분리된 9종의 박테리아들의 성장곡선을 조사한 결과 24~96시간 내에 최대의 생체량을 나타내어 geosmin을 유기탄소원으로 활용하는 능력이 뛰어난 것으로 조사되었다. $4^{\circ}C$와 $25^{\circ}C$의 운전조건에서 geosmin에 대한 생분해능을 조사한 결과 Pseudomonas vesicularis, Pseudomonas fluorescens, Agrobacterium radiobacter 및 Stenotrophomonas maltophilia 등이 뛰어난 생분해율을 나타낸 반면 Chryseomonas luteola, Spingomonas paucimobilis, Spirillum spp. 등은 비교적 낮은 geosmin 생분해능을 나타내었다. Geosmin의 생분해능은 수온이 $4^{\circ}C$일 경우 생분해율 속도상수가 $0.00006{\sim}0.00020\;hr^{-1}$의 범위에서 $25^{\circ}C$에서는 $0.0043{\sim}0.0046\;hr^{-1}$의 범위로 나타나 수온 상승에 따라 큰 폭으로 증가하였으며, 또한 투입된 geosmin의 농도가 10~10,000 ng/L로 증가할수록 생분해율 속도상수도 $0.0003{\sim}0.0882\;hr{-1}$로 증가하였다.

• KSBB Journal
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• 제17권1호
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• pp.73-79
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• 2002

본 연구에서는 C. ljungdahlii를 이용하여 일산화탄소로부터 에탄올 생성 방법을 최적화하였다. 먼저 Clostridium ljungdahlii ATCC 55383을 이용하여 일산화탄소 소비속도에 대한 kinetic model과 그에 따른 여러 가지 상수값을 계산하기 위한 실험을 수행하였다. 이 결과 일 산화탄소 소비속도 data에 Michaelis Menten식이 잘 적용됨을 알수 있었고 기울기 값 $K_m/V_{max}$ max 및 y-절편값 $1/V_{max}$로부터 구한 $V_{max}$는 37.14 mmol/L-hr-O.D. 그리고 $K_{m}$은 0.9516 atm임을 알 수 있었다. C. ljungdahlii에서의 ethanol의 생성에 미치는 pH와 질소원의 영향을 실험한 결과 세포성장에는 pH 5.5와 YE첨가가 에탄올 생성에는 pH 4~4.5, ammonium solution $(NH_4Cl+(NH_4)_2SO_4$)첨가가 필요한 것으로 확인되었다. 따라서 pH 5.5와 YE 0.5%에서 C. ljungdahlii를 배양한 후 pH 4.5로 shift하고 ammonium solution을 계속 첨가한 경우 세포농도 0.D. 0.25에서 약 3.6 g/L의 에탄올 생성을 얻었으며 이것은 pH 및 질소원 shift가 없는 경우에 비하여 약 20배 이상 에탄을 생성양이 증가된 수치이다. 이를 바탕으로 pH shift 후 N source로서 ammonium solution을 지속적으로 공급하여 주면서 fermenter를 이용한 일산화탄소로부터 에탄을 최적화를 수행하였고 이 결과 최대 specific ethanol production rate 0.49 g ethanol/L.hr.O.D.를 얻을 수 있었으며 생성된 최종 에탄을 농도는 25 g ethanol/L에 달하였다. 이 결과를 이용하여 높은 세포농도를 얻기 위하여 세포성장에 도움을 주는 탄소원 실험을 수행하였고 이 결과 glucose를 이용한 세포성장후 일산화탄소로 전환하는 방법을 fermenter에 적용하여 pH 5.5, 400 rpm 조건에서 glucose를 feeding하여 O.D. 3.4가지 자라게 한 후 ammonium solution을 첨가하여 주면서 일산화탄소를 소비하는 시점가지 약 10시간 동안 CO adaptation을 실시하여 일산화탄소의 소비속도가 충분한 속도에 달했을 때 pH를 5.5에서 4.5로 낮추어 주었고 그 후 간헐적으로 ammonium solution을 feeding한 결과 얻어진 최종 에탄을 생성량은 45 g/L 이었다. 특히 약60시간 이내에 45 g/L 정도의 ethanol을 생성 함으로써 0.75 g ethanol/L.hr의 ethanol 생산성을 확보 할 수 있었다. 또한 C. ljungdahlii이 에탄을 내성을 실험한 결과 약 50 g/L 정도의 에탄올에는 큰 성장 장애를 받지 않는 것으로 나타나 이 균주를 이용한 산업체 부생가스로부터의 에탄을 생산 가능성을 더하여 주고 있다. 현재 본 연구진에 의하여 C. ljungdahlii를 이용하여 long term operation시의 cell viability 유지를 위한 세포성장과 에탄을 생성을 완전히 분리시킨 2 bioreactor system의 연구 및 일산화탄소로부터 높은 농도의 에탄올을 생성하는 독창적인 새로운 균주가 분리되어 현재 실험 진행 중이다.