지원사업
학술연구/단체지원/교육 등 연구자 활동을 지속하도록 DBpia가 지원하고 있어요.
커뮤니티
연구자들이 자신의 연구와 전문성을 널리 알리고, 새로운 협력의 기회를 만들 수 있는 네트워킹 공간이에요.
논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김태완
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 전남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
이 논문의 연구 히스토리 (2)
- 이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
- 연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
- 이 논문의 연구 히스토리 확인하기
초록· 키워드
오류제보하기
석유 사업 발전 이후 대기 중 이산화탄소, 일산화탄소, 메탄과 같은 온실가스가 증가하며 생기는 문제로 지구의 평균 기온으로 인한 기후변화가 있다. 이 것을 해결하기 위해 전 세계적으로 파리 협정과 같은 정책을 통해 탄소 중립을 위한 노력이 이어지고 있다. 본 연구에서는 문제를 해결을 위해 국내 온실가스 배출의 주요 원인 중 하나인 도시형 생활 폐기물(Municipal Solid Waste: MSW)의 합성가스(H2, CO, CO2)를 생물학적 전환을 통해 해결하려 한다.
한국 혐기성 소화 조에서 분리된 Eubacterium limosum KIST612 균주는 Wood-Ljungdahl 경로 통해 일산화탄소와 이산화탄소를 이용하여 초산을 생산하는 혐기성 미생물이다. 이러한 특성을 이용하여 MSM에서 발생하는 온실가스를 줄이는 탄소중립 균주로 실험을 진행하였다.
E.limosum KIST612를 이용하여 MSW 유래 합성가스를 기질로써 사용할 때 생기는 문제점을 해결하기 위해 배양 최적화를 목적으로 하였다. 합성가스 내의 이산화탄소로 인해 pH가 낮아지는 문제점을 해결하기 위해 기존 HEPES 버퍼를 phosphate, bicarbonate 버퍼를 비교하여 변경하였다. 또한 CO의 이용을 증가시키기 위해 기존 논문에서 아세토젠의 일산화탄소 소비에 효과적인 알루미늄과 텅스텐을 추가하고 미량원소를 농축하는 실험도 함께 진행하였다. 기질인 일산화탄소와 수소가 난용성 기체로 기액 전달이 어렵다는 점을 해결하기 위해 가압 반응을 통해 물질전달을 증가시키는 방법을 진행하였다.
버퍼를 확인해본 결과 E.limosum KIST612 균주를 합성가스에서 배양 했을 때, 기존 HEPES 0.02M 버퍼보다 phosphate 0.06 M 버퍼에서 pH는 각각 5.6, 6.24로 pH 조절 능력이 더 뛰어나고, 초산 생산성에서 약 2.5배 높은 것을 확인하였다. 변경 후, 배지 조성에서 HEPES 버퍼가 배지 가격에 50% 이상 비율을 차지하고 있던 것을 더 저렴한 phosphate로 변경하여 버퍼에서 절반 이상의 가격인하를 나타났다. 미량원소 농축과 알루미늄과 텅스텐 추가를 했을 때, 수소 이용률이 현저히 떨어져 세포 성장과 생산성에서 추가하지 않는 것이 가장 좋은 조건임을 확인하였다.
따라서 합성가스에서 E.limosum KIST612를 배양하는 조건에서는 미량원소 농축을 진행하지 않고 phosphate 버퍼를 이용하는 것을 최적으로 설정한 후 가압 반응을 진행하였다. 기질이 동일하게 주어졌을 때 모든 조건에서 압력이 높을 때 생장과 생산성이 높게 나타나는 것을 확인 하였다. 상압과 비교하여 일산화탄소의 소비 속도가 최대 8.28배 높게 나타났고, 일산화탄소가 모두 소진된 이후 수소 이용이 시작되기 때문에 수소 이용률 또한 최대 3.8배 높게 나타난 것을 확인하였다. 실험을 통해 높은 합성가스 농도에서 가압을 통해 배양이 가능하다는 것을 확인하였고, 합성 가스를 통한 다른 아세토젠에서도 적용될 수 있을 것이라 기대된다.
한국 혐기성 소화 조에서 분리된 Eubacterium limosum KIST612 균주는 Wood-Ljungdahl 경로 통해 일산화탄소와 이산화탄소를 이용하여 초산을 생산하는 혐기성 미생물이다. 이러한 특성을 이용하여 MSM에서 발생하는 온실가스를 줄이는 탄소중립 균주로 실험을 진행하였다.
E.limosum KIST612를 이용하여 MSW 유래 합성가스를 기질로써 사용할 때 생기는 문제점을 해결하기 위해 배양 최적화를 목적으로 하였다. 합성가스 내의 이산화탄소로 인해 pH가 낮아지는 문제점을 해결하기 위해 기존 HEPES 버퍼를 phosphate, bicarbonate 버퍼를 비교하여 변경하였다. 또한 CO의 이용을 증가시키기 위해 기존 논문에서 아세토젠의 일산화탄소 소비에 효과적인 알루미늄과 텅스텐을 추가하고 미량원소를 농축하는 실험도 함께 진행하였다. 기질인 일산화탄소와 수소가 난용성 기체로 기액 전달이 어렵다는 점을 해결하기 위해 가압 반응을 통해 물질전달을 증가시키는 방법을 진행하였다.
버퍼를 확인해본 결과 E.limosum KIST612 균주를 합성가스에서 배양 했을 때, 기존 HEPES 0.02M 버퍼보다 phosphate 0.06 M 버퍼에서 pH는 각각 5.6, 6.24로 pH 조절 능력이 더 뛰어나고, 초산 생산성에서 약 2.5배 높은 것을 확인하였다. 변경 후, 배지 조성에서 HEPES 버퍼가 배지 가격에 50% 이상 비율을 차지하고 있던 것을 더 저렴한 phosphate로 변경하여 버퍼에서 절반 이상의 가격인하를 나타났다. 미량원소 농축과 알루미늄과 텅스텐 추가를 했을 때, 수소 이용률이 현저히 떨어져 세포 성장과 생산성에서 추가하지 않는 것이 가장 좋은 조건임을 확인하였다.
따라서 합성가스에서 E.limosum KIST612를 배양하는 조건에서는 미량원소 농축을 진행하지 않고 phosphate 버퍼를 이용하는 것을 최적으로 설정한 후 가압 반응을 진행하였다. 기질이 동일하게 주어졌을 때 모든 조건에서 압력이 높을 때 생장과 생산성이 높게 나타나는 것을 확인 하였다. 상압과 비교하여 일산화탄소의 소비 속도가 최대 8.28배 높게 나타났고, 일산화탄소가 모두 소진된 이후 수소 이용이 시작되기 때문에 수소 이용률 또한 최대 3.8배 높게 나타난 것을 확인하였다. 실험을 통해 높은 합성가스 농도에서 가압을 통해 배양이 가능하다는 것을 확인하였고, 합성 가스를 통한 다른 아세토젠에서도 적용될 수 있을 것이라 기대된다.
목차
국문 초록 11. 서론 32. 실험 방법 및 재료 82.1. 균주 준비 82.2. 배양 방법 92.2.1 serum 배양 92.2.2 가압 반응기 배양 102.3 분석 방법 123. 결과 및 논의 133.1 합성가스에서의 버퍼 최적화 133.1.1 H2/CO=0.5 조성에서 배양 153.1.2 H2/CO=1 조성에서 배양 183.1.3 H2/CO=1.5 조성에서 배양 213.2 배지 최적화 243.3 가압 반응기 배양 293.3.1 합성가스 1bar 조건에서 배양 293.3.2 합성가스 3bar 조건에서 배양 343.3.3 합성가스 5bar 조건에서 배양 383.3.4 합성가스 7, 9bar 조건에서 배양 424. 결론 및 고찰 465. 참고문헌 476. Abstract 52
최근 본 자료
댓글(0)
0