• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제15권3호
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• pp.461-465
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• 2005

Characteristics of biological $CO_2$ fixation by Chlorella sp. HA-1 were investigated in a semi-continuous and series reactor system using an internally illuminated photobioreactor to overcome shortcomings of physicochemical technologies such as adsorption and membrane separation. High $CO_2$ fixation rate was achieved in the semi-continuous reactor system, in which the dilution ratios of the culture medium were controlled. The average $CO_2$ fixation rate was maintained almost constantly when the dilution ratio increased by 0.1 increment from the initial value of 0.5. The total removal efficiency of $CO_2$ was enhanced by employing a series reactor system. The average $CO_2$ fixation rate increased until 4.013 g $CO_2\;day^{-1}$ in a series operation of four reactors, compared to 0.986 g $CO_2\;day^{-1}$ in a batch operation mode. The total $CO_2$ fixation rate was proportional to the number of reactors used in the series reactor system. In the series reactor system of semi-continuous operation, a large amount of $CO_2$ was removed continuously for 30 days. These results showed that the present reactor systems are efficient and economically feasible for a biological $CO_2$ fixation.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제8권6호
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• pp.354-359
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• 2003

$CO_2$fixation by microalgae has emerged as a promising option for $CO_2$mitigation. In-tensive research work has been carried out to develop a feasible system for removing $CO_2$from industrial exhaust gases. However, there are still several challenging points to overcome in order to make the process more practical. In this paper, recent research activities on three key technologies of biological $CO_2$fixation, an identification of a suitable algal strain, development of high efficient photobioreactor and utilization of algal cells produced, are described. Finally the barriers, progress, and prospects of commercially developing a biological $CO_2$fixation process are summarized.

• KSBB Journal
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• 제18권4호
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• pp.340-345
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• 2003

본 연구에서는 대량으로 배출되는 이산화탄소를 고정화하기 위해서 lab 규모의 3 L 광생물 반응기(1)를 bench 규모의 40 L와 pilot 규모의 188 L로 스케일-업 했을 때 이산화탄소의 고정화 특성을 살펴보았다. 균체성장속도 즉, $CO_2$ 고정화 속도는 광생물 반응기가 스케일-업 됨에 따라 감소하였으며, 단위면적당 $CO_2$ 고정화 양은 40 L 광생물 반응기에서 530 g $CO_2$/$m^2$-day으로 가장 높았다. 반면, 총 $CO_2$ 고정화양은 반응기의 용량이 커짐에 따라 증가하였으며, 188 L 광생물 반응기에서 28.05 g $CO_2$/day를 얻었다. 광생물 반응기의 운전에 있어서 $CO_2$ 고정화속도의 향상은 단위면적당 $CO_2$ 고정화 양 및 총 $CO_2$ 고정화양을 증가시킨다. $CO_2$ 고정화속도에 영향을 미치는 운전인자 중에 가장 중요한 것은 광원으로 반응기의 스케일-업시 광원의 개수 및 배열을 조절함으로써 용량이 커짐에 따라 저감되는 $CO_2$ 고정화속도를 증가시킬 수 있었다. 또한 향후 스케일-업된 광생물 반응기에서의 물질전달 현상에 관한 연구를 동반함으로써 보다 높은 $CO_2$ 고정화속도를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.

• KSBB Journal
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• 제13권1호
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• pp.101-107
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• 1998

광합성 미생물의 고농도 배양에 의한 이산화탄소 고정능에 대한 기초 연구로써 관형 광생물반응기를 이용하여 이산화탄소 조성 및 초기균체농도에 따른 성장 경향을 보았다 배지의 pH가 지어되고 있는 조건하에서 20% 이산화탄소 혼합공기가 공급되는 조건에서도 성장이 이루어졌다 $45.5{\mu}E/m^2{\cdot}s$의 광강도에서 5% 이산화탄소 혼합공기 조성과 0.45 g/L의 초기균체농도에서 성장속도가 가장 우수하였으며, 비성장속도는 0.0258 $h^{-1}$를 나타냈고, 단위 시간당 균체생성량은 0.278 g/L . day 이다. 관형 반응기에서 최대균체농도는 2.03 g/L 까지 배양되었다. 배양된 균체의 원소성분분석을 통하여 Synechocystis PCC 6803의 분자식은 $C_{1.0}H_{2.022}N_{0.194}O_{0.443}S_{0.002}$로 계산되었고, 이산화탄소 고정화속도는 0.482g-$C0_2/L$ . day의 결과를 얻었다.

• KSBB Journal
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• 제15권6호
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• pp.644-648
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• 2000

Biological fixation of carbon dioxide using microalgae is known as an effective CO$_2$reduction technology. However, many environmental factors influence microalgal productivity. Optimal cultivation factors were determined for the green alga, Euglena gracilis Z, which offers high protein and vitamin E content for animal fodder. In batch culture in a photovioreactor, it was found that theinitial pH, temperature, CO$_2$concentration in air, and light intensity during the optimal cultivating conditions were 3.5, 27$^{\circ}C$, 5-10% and 520 ${\mu}$mol/㎡/s, respectively. When tap water and freshwater were used as cultivating media unsterilized tap water was found to be effective. A kinetic model was considered to determine the relationship between the specific growth rate and the light intensity. The half-velocity coefficient (K(sub)I) in the Monod model under photoautotrophic conditions was 978.9 ${\mu}$mol/㎡/s.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제11권5호
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• pp.772-775
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• 2001

A highly $CO_2$ tolerant microalga, Chlorella KR-1, has been isolated and used to fix $CO_2$ from actual flue gas. Growth of Chlorella KR-1 with the supply of flue gas from a liquified natural gas boiler was comparable to that obtained with 10% $CO_2$. Chlorella KR-1 produced from $CO_2$ fixation using the flue has about 50% crude protein with balanced amino acid profiles. Toxicity was not detected when the microalga was used as a feedstuff for chicks. These results indicate that the KR-1 cells could be a favorable protein source for poultry.

• Applied Biological Chemistry
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• 제11권
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• pp.29-33
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• 1969

1. $NADPH_2$산화효소존재하(酸化酵素存在下)에 있어서 Quinone에 의(依)한 $NADPH_2$의 산화(酸化)를 시험관내(試驗管內)에서 조사(調査)하였다. 그 결과(結果)를 $3{\times}10^{-5}M$.의 각종(各種) Quinone 류(類)로 $^{14}CO_2$고정(固定) 10분전급고정시험중(分前及固定試驗中) 처리(處理)한 Chlorella의 $^{11}CO_2$고정율(固定率)과 비교(比較)하였다. 2. 각종(各種) Quinone 류(類)의 $NADPH_2$ 산화속도(酸化速度)와 $^{14}CO_2$ 고정율(固定率)사이에는 밀접(密接)한 관계(關係)가 있음이 밝혀졌다. $NADPH_2$ 산화(酸化)와 $^{14}CO_2$ 고정(固定)에 대(對)한 Quinone의 영향(影響)은 그 세기가 다음 순서(順序)와 같다. Dichlone>06-K>NQ>BQ 3. Chlorella에 대(對)한 Quinone의 독성(毒性)은 NADPH를 식물체(植物體)에서 없앰으로서 $^{14}CO_2$ 고정(固定)을 방해(妨害)하여 세포(細胞)를 결과적(結果的)으로 죽이는 것이라고 생각이된다. 4. Chlorella의 아미노산(酸) 생합성(生合成)에 대(對)한 Quinone류(類)의 영향(影響)은 전반적(全般的)으로 이를 억제(抑制)하는 것이라 하겠다. 이것은 특(特)히 Dichlone에 있어서 현저(顯著)하다. 이 현상(現象)은 식물(植物)에 $NADPH_2$가 없어지고 $^{14}CO_2$고정(固定)이 조해(阻害)되기 때문일 것이다. 자당(蔗糖)의 생합성(生合成)은 영향(影響)을 받지않거나 오히려 자극(刺戟)을 받는데 그 이유(理由)는 불분명(不分明)하다.

• 한국해양바이오학회지
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• 제16권1호
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• pp.36-44
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• 2024

This study attempted to improve the growth of the freshwater microalgae, Parachlorella kessleri, through the sequential optimization of culture conditions. This attempt aimed to enhance the microalgae's ability to fixate atmospheric CO₂. Culture temperature and light intensity appropriate for microalgal growth were scanned using a high-throughput photobioreactor system. The supplied air flow rate varied from 0.05 to 0.3 vvm, and its effect on the growth rate of P. kessleri was determined. Next, sodium phosphate buffer was added to the culture medium (BG11) to enhance CO₂ fixation by increasing the availability of CO₂(HCO₃^-) in the culture medium. The results indicated that optimal culture temperature and light intensity were 20℃-25℃ and 300 μE/m²/s, respectively. Growth rates of P. kessleri under various air flow rates highly depended on the increase of the culture's flow rate and pH which determines CO₂ availability. Adding sodium phosphate buffer to BG11 to maintain a constant neutral pH (7.0) improved microalgal growth compared to control conditions (BG11 without sodium phosphate). These results indicate that the CO₂ fixation rate in the air could be enhanced via the sequential optimization of microalgal culture conditions.

• KSBB Journal
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• 제14권6호
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• pp.742-746
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• 1999

새로운 형태의 내부조사형 광생물반응기에서 Chlorella sp. HA-1의 이산화탄소 고정화 특성을 살펴보았다. 높은 이산화탄소 농도에서 균체를 적응시켜 10%와 20%(v/v) 이산화탄소 농도 모두에서 내성을 가지도록 하였다. 그리고 조도, 초기균체농도, pH 등을 조절하여 이산화탄소 고정화양, 372 $gCO_2/m^2{\cdot}day$을 얻었다. 또한 장시간 동안 지속적으로 배출되는 이산화탄소를 제거하기 위한 운전 방법으로 반연속식 배양방법을 사용하여 희석비를 0.1씩 증가시켰을 때 각 단계마다 균체성장속도를 일정하게 유지하는 결과를 얻었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권1호
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• pp.46-51
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• 2006

광합성 미생물을 이용하여 $CO_2$를 항산화성 카로티노이드를 다량 함유하고 있는 바이오매스로 전환하는 새로운 방법의 생물학적 $CO_2$ 저감 기술이 제시되었다. 본 연구에서 담수 녹색 미세 조류인 Haematococcus pluvialis가 광합성 미생물로 사용되었으며, 이 균주는 녹색의 성장 세포에서 적색의 포낭 세포로 전환될 때 2차 카로티노이드인 astaxanthin을 세포 내에 다량 축적하는 것으로 알려졌다. 균주의 이러한 특성을 이용하여 $CO_2$가 연속적으로 공급되는 광 반응기에서 자가 영양 배양 방식으로 $CO_2$ 고정화 및 그것을 통한 astaxanthin 생산 연구가 수행되었다. 녹색 성장 세포의 성장은 5％ $CO_2$ 공급 환경 및 기본 NIES-C 배지에서 최대로 이루어졌다. 적색 포낭 세포로 효과적인 전환을 위해 5％ $CO_2$ 주입과 강한 빛 조사로 이루어진 자가 영양 유도법을 적용하였으며, 이 공정을 통해 $9.6mg/L{\cdot}day$의 astaxanthin 생산성을 획득하였다. 이때 astaxanthin으로 전환되는 $CO_2$의 균주 내 고정화 속도는 $27.8mg/L{\cdot}day$로 나타났다. 본 연구를 통해 제시된 H. pluvialis를 이용한 자가 영양 배양, 유도 공정은 $CO_2$ 고정화뿐만 아니라 고부가 생리 물질 생산기능을 겸비하여 새로운 $CO_2$ 저감기술로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.