Chlorella vulgaris 성장 향상을 위한 자성 나노입자 적용

안보혜,박소은,오병근,김영기 한국공업화학회 2016 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2016 No.1

화석에너지의 사용으로 환경과 자원고갈의 문제가 발생한다. 이를 해결하려는 시도 중 하나로 광합성 미생물에 의한 이산화탄소 고정화 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이산화탄소를 기질로 하는 광합성 미생물로부터 바이오디젤인 Fatty acid methyl ester(FAME)를 얻을 수 있다. 배지를 구성하는 영양성분이 기체상으로 존재하면 기-액 물질전달에 의한 배지용액으로의 용해가 필요하며 기체 기질 공급 속도에 의해 생물성장속도가 제한되어 결정된다. 따라서 기-액 물질전달속도를 높이고자 하는 시도가 기체 공급장치 설계를 중심으로 지속되어 왔다. 최근 미생물 배양에 나노 입자를 적용하는 방법은 기체기질의 물질전달 속도 향상에 효과가 있음이 확인되었다. 본 연구에서는 광합성 미생물로 Chlorella vulgaris를 선정하여 생장 배지에 표면 개질된 자성 나노입자를 적용하여 미생물의 성장에 미치는 영향을 분석하여 최적의 자성 나노입자 적용 조건를 결정하였다. ^**본 연구는 한국연구재단의 기초연구사업(No. 2014R1A1A2A10056124)과 C1가스리파이너리사업(No. 2015M3D3A1A01064929)의 지원을 받아 수행된 연구임

광합성 미생물인 Chlorella vulgaris 성장 향상을 위한 기체 기질 공급속도 개선

안보혜,박소은,김영기 한국공업화학회 2016 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2016 No.0

화석에너지의 사용으로 환경과 자원고갈의 문제가 발생한다. 이를 해결하려는 시도 중 하나로 광합성 미생물에 의한 이산화탄소 고정화 연구가 활발히 이루어지고 있다. 광합성 미생물은 이산화탄소를 기체기질로 하여 바이오디젤인 Fatty acid methyl ester(FAME)를 얻을 수 있다. 영양성분이 기체상으로 존재하면 기-액 물질전달에 의한 배지용액으로의 용해가 필요하다. 따라서 기-액 물질전달속도를 높이는 시도가 반응기, 교반기 및 기체 공급장치 설계를 중심으로 지속되어 왔다. 최근 미생물 배양에 나노 입자를 적용하는 방법은 기체기질의 물질전달 속도 향상에 효과가 있음이 확인되었다. 본 연구에서는 광합성 미생물로 Chlorella vulgaris를 선정하여 미생물 배양에 영향을 미치는 이산화탄소 농도 조건을 최적화하고, 배지에 표면 개질된 자성 나노입자를 첨가하여 미생물의 성장과 유용산물 생산에 미치는 영향을 분석하여 최적의 자성 나노입자 적용농도를 결정하였다. **본 연구는 한국연구재단 기초연구사업의 지원을 받아 수행한 연구임(No. 2014R1A1A2A10056124).

안면도 소나무의 개체목 수형 특성

안보혜,윤충원 한국임학회 2009 한국임학회 정기학술발표논문집 Vol.2009 No.-

1P-356 나노입자의 적용을 통한 미세조류의 지질 생산 향상

안보혜,박소은,박형진,안예나,홍서화,김영기 한국공업화학회 2017 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2017 No.0

Clostridium autoethanogenum 배양에서 배지조성이 균주 성장과 생성물 생산에 미치는 영향

안보혜(Bohye Ahn),박소은(Soeun Park),김영기(Young-Kee Kim) 한국생물공학회 2018 KSBB Journal Vol.33 No.2

In this work, optimization of the culture medium in the fermentation process of Clostridium autoethanogenum, an acetogenic microorganism, to produce ethanol from synthesis gas, was examined to improve the ethanol production. The components of culture medium, such as fructose, NH₄Cl, and K₂HPO₄, were selected as influence factors for cell growth and ethanol production. As the concentration of fructose increased, the cell mass increased from 0.178 to 1.069 at yeast extract of 0.5 g/L and the cell mass increased from 0.715 to 2.260 at yeast extract of 5 g/L. But the ethanol production decreased when the concentration of fructose was higher than that of base medium (5 g/L). And the specific ethanol productivity was the highest when fructose was not used. Cell growth and ethanol production were not significantly influenced by NH4Cl concentration, however growth inhibition was observed at 30 g/L of NH₄Cl. As the concentration of K₂HPO₄ increased, both of cell growth and ethanol production increased. From experiments with NH₄Cl and K₂HPO₄, specific ethanol productivities were higher when low quantity of yeast extract (0.5 g/L) was used.

Clostridium ljungdahlii 배양에서 배지 조성에 따른 균주 성장과 바이오에탄올 생산에 대한 영향

안보혜 ( Bohye Ahn ),박소은 ( Soeun Park ),김영기 ( Young-kee Kim ) 한국공업화학회 2018 공업화학 Vol.29 No.4

무기탄소원으로부터 에탄올을 생산하는 acetogenic 박테리아인 Clostridium ljungdahlii 발효공정에서 배양 배지 조성에 따른 영향을 분석하여 균주 성장과 에탄올 생산 향상을 시도하였다. 균주 성장 및 에탄올 생산에 영향을 줄 수 있는 배지 구성성분으로 yeast extract, fructose, NH₄Cl, K₂HPO₄를 선정하였다. Yeast extract 농도가 증가할수록 균주 성장과 에탄올 생산이 증가하였으며 에탄올 비생산성은 yeast extract 기본 배지 농도보다 낮은 0.05 g/L에서 가장 높았다. Fructose 농도가 증가할수록 균주 성장은 증가하였지만 5 g/L을 초과하는 fructose 투입은 에탄올 생산을 감소시켰다. Yeast extract 5 g/L인 조건에서 fructose 5 g/L와 넣었을 때 에탄올 생산농도가 0.297 g/L로 가장 높았으나, fructose를 넣지 않았을 때 매우 낮은 균주 농도로 인해 에탄올 비생산성은 0.281 g/g DCW로 높았다. NH₄Cl은 균주 성장이나 에탄올 생산은 큰 차이를 보이지 않았으며 30 g/L 이상 과다 투입하면 성장저해가 나타났다. K₂HPO₄에 대해서는 농도가 증가할수록 균주 성장과 에탄올 생산이 모두 증가하였다. NH₄Cl과 K₂HPO₄를 사용한 경우 에탄올 비생산성은 yeast extract를 적게 사용한 경우 크게 나타났다. In this work, effect of the culture medium composition on the fermentation process of Clostridium ljungdahlii, which is acetogenic bacteria to product ethanol from synthesis gas, was examined to improve the microbial growth and ethanol production. Components of the culture medium such as yeast extract, fructose, NH₄Cl, and K₂HPO₄ were selected as influence factors for the cell growth and ethanol production. As the concentration of yeast extract increased, both of the cell growth and ethanol production increased. And the ethanol productivity was the highest at an yeast extract of 0.05 g/L, which is lower than that of base medium. As the concentration of fructose increased, the cell growth increased, but the ethanol production decreased when the concentration of fructose was higher than that of base medium (5 g/L). In an experiment with the yeast extract of 5 g/L, produced ethanol concentration was the highest (0.297 g/L) when fructose concentration was 5 g/L, however, the specific ethanol productivity was higher (0.281 g/g DCW) when the fructose was not added due to very low cell mass. The cell growth and ethanol production were not significantly influenced by NH4Cl concentration, however the growth inhibition was observed at a 30 g/L of NH₄Cl. When the concentration of K₂HPO₄ increased, both of the cell growth and ethanol production increased. In experiments with NH₄Cl and K₂HPO₄, specific ethanol productivities were higher when the low concentration of yeast extract was used.

미생물이 고정화된 반응성 피복재에 의한 퇴적토 내 오염물질 제거 효과

김영기,박형진,안보혜 한국공업화학회 2015 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2015 No.0

육상 기원 오염물질들은 수계로 유입되어 호소 및 하천 퇴적물에 지속적으로 축적된다. 이러한 오염 퇴적물에서 발생된 지속적인 오염물질 확산은 비점오염원으로 인위적인 관리가 어려워 수질 개선의 효과를 떨어트린다. 이러한 오염 퇴적물을 국내에서는 주로 준설에 의해서 처리하였으나, 처리를 위한 부지 확보의 어려움과 비용이 많이 소요되는 단점을 가지고 있다. 최근 선진국을 중심으로 많은 국가에서 오염퇴적물이 수계로 용출되는 것을 물리적으로 차단하는 피복(capping) 방법이 연구되고 있다. 이러한 피복 방법은 단기적으로 오염 퇴적물의 용출을 막을 수 있지만 장기적으로는 오염물질의 분해되지 않고 축적되는 문제를 야기하며 피복에 의해 호소의 수심이 낮아져 집중 호우시 더 큰 피해를 야기할 수도 있다. 본 연구에서는 이러한 피복 방법의 단점을 보완하기 위하여 피복 소재에 미생물을 고정, 단기적으로는 오염 물질의 용출을 차단하고 장기적으로는 미생물에 의한 생물학적 분해를 유도하였다. 이와 같이 미생물이 고정화된 피복소재를 이용할 경우 피복충의 두께를 크게 낮출 수 있는 박막피복(thin layer capping)이 가능해져 수심 확보에도 용이하다. 본 연구에 사용된 미생물은 호소 퇴적물의 미호기성 조건에서 생장이적합한 pseudomonas putida(KCTC 1641)와 환경 변화에 민감하지 않은 EM(Effective micro-organism)을 이용하여 비교하였다.

Optimization of culture conditions for enhancement of C. ljungdahlii and C. autoethanogenum growth and bioethanol production

박소은,이윤정,안보혜,김영기 한국공업화학회 2018 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2018 No.0

Concern about global warming has led to reduction in greenhouse gas emissions from developed countries. South Korea is also planning to reduce its carbon emissions 37% compared to its greenhouse gas emission estimates by 2030. Biofuel can reduce greenhouse gases. Among biofuels, bioethanol and biodiesel are the most widely used biofuel for transportation in the world. Bioethanol can be produced by biological CO conversion. However, biological CO conversion process has a disadvantage in that both the concentration of the target product and the production rate are lower the conventional biomass utilization process. Therefore, it is essential to optimize microbial growth medium and ethanol production conditions. In this study, growth rate and ethanol productivity of C. ljungdahlii were observed according to the concentrations of yeast extract, fructose, etc., pH and agitation speed. So we optimized culture medium and operating conditions.

Enhancement of Biodiesel Production in Chlorella vulgaris Cultivation using Silica Nanoparticles

전홍섭,박소은,안보혜,김영기 한국생물공학회 2017 Biotechnology and Bioprocess Engineering Vol.22 No.2

Silica nanoparticles were synthesized and used to enhance the gas-liquid mass transfer rate in a CO2/water system. Using silica (SiO2) and methyl-functionalized silica (SiO2-CH3) nanoparticles, the volumetric mass transfer coefficient (kLa) increased by 31 and 145%, respectively. SiO2 and SiO2-CH3 nanoparticles were applied in Chlorella vulgaris culture to enhance the growth of microalgae for lipid production. The highest dry cell weight of C. vulgaris (1.49 g/L) was obtained by addition of SiO2-CH3 nanoparticles, compared to the control (0.48 g/L). Also, maximum productivity (1.005 g/L/day) of fatty acid methyl ester (FAME) in C. vulgaris culture was obtained by introducing SiO2-CH3 nanoparticles. Dry cell weight and FAME productivity increased 210 and 610%, respectively, with the addition of 0.2 wt% SiO2-CH3 nanoparticles.

Culture medium optimization for enhancement of C. ljungdahlii and C. autoethanogenum growth and bioethanol production

이윤정,박소은,안보혜,김영기 한국공업화학회 2018 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2018 No.0

Researches are actively underway to convert organic waste and biomass into bioenergy using biological conversion technology. In addition, biocatalysts(algae, microalgae, bacteria, etc.) for conversion of carbon dioxide into bioenergy have been actively studied for the reduction of carbon dioxide. Gasification of organic wastes(urban organic waste, waste vinyl, waste plastics, etc.) and biomass(wood pellets, wood chips, etc.) is used to produce syngas, and study on biological processes for producing bioenergy(bioethanol, biobutanol, hydrogen, etc.) through a microbial culture process using syngas as a raw material is attracting attention. In this study, optimum culture system is developed for maximum ethanol production as analysis of microbial growth and ethanol productivity according to medium composition and culture conditions. So fed-batch system was developed and syngas was only supplied as a carbon source.