KR20150088939A - Method for immobilizing anaerobic microbes with improved gas permeability - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가스투과성을 향상시킨 혐기성 미생물 고정방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 본 발명은 바이오가스 생성 미생물이 고정화된 담체, 상기 담체의 제조방법 및 상기 담체를 이용하여 바이오가스를 생산하는 방법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a method for producing a biogas-producing microorganism by using a carrier immobilized with a biogas-producing microorganism, a method for producing the carrier, and a method for producing biogas using the carrier .
최근, 기후변화에 의한 화석연료 사용 감소 및 신재생에너지 개발연구에 대한 투자가 증가하고 있다. 또한, 유기성폐기물을 친환경적으로 처리하면서 동시에 바이오가스를 생산하는 연구도 활발히 이루어지고 있다. 특히, 바이오가스 중 수소는 다양한 화학반응의 원료로서 사용될 뿐만 아니라 단위 질량당 에너지 함유율이 높고 연소시 이산화탄소를 배출하지 않아 신에너지로 각광을 받고 있다. In recent years, investment in research on the reduction of fossil fuel use due to climate change and in the development of renewable energy is increasing. In addition, studies for producing biogas while simultaneously treating environmentally friendly organic wastes have been actively conducted. In particular, hydrogen in biogas is not only used as a raw material for various chemical reactions, but also has a high energy content per unit mass and does not emit carbon dioxide during burning, and is attracting attention as a new energy source.
지금까지, 수소는 천연가스 또는 나프타를 개질하거나, 물을 전기분해 하는 등의 화학적인 방법을 통해 생산되어 왔는데, 천연가스 또는 나프타를 개질할 경우, 발생되는 부산물이 환경오염을 초래할 수 있고, 생산비용이 과다하며, 전기분해를 사용할 경우에는 소요되는 전기량이 생성된 수소량에 비하여 과다하기 때문에, 경제성이 낮다는 문제가 있어, 최근에는 미생물을 이용하여 수소를 생산하는 방법이 주목받고 있다. 대체로 오수 또는 폐수를 정화하는 과정에서 혐기발효를 통해 미생물로부터 수소를 생산할 수 있는데, 이처럼 미생물을 이용한 방법은 오염물질의 처리와 수소의 생산을 동시에 수행할 수 있다는 점에서 환경친화적이고 경제성이 높은 것으로 알려져 있다. Until now, hydrogen has been produced through chemical processes such as reforming natural gas or naphtha, or electrolyzing water. However, when natural gas or naphtha is reformed, the byproducts generated may cause environmental pollution, There is a problem in that the cost is excessive and the amount of electricity consumed when using electrolysis is excessive compared to the amount of hydrogen generated. Therefore, there is a problem that the economical efficiency is low. Recently, a method of producing hydrogen using microorganisms has been attracting attention. Generally, hydrogen can be produced from microorganisms through anaerobic fermentation in the course of purification of sewage or wastewater. Such microorganism-based methods are environmentally friendly and economical in that pollutant treatment and hydrogen production can be performed at the same time It is known.
한편, 수소를 생산하는 미생물은 외부로부터 유입된 영양분을 이용하여 에너지 생성 및 유기물을 합성하고, 이러한 과정의 부산물로서 수소를 발생시키는 것으로 알려져 있다. 이처럼 수소를 생산하는 것으로 알려진 미생물로는 혐기성 미생물(anaerobic bacteria), 광합성 미생물(photosynthetic bacteria), 미세조류 등이 있고, 이 중에서도 포도당 등과 같은 유기물을 기질로 사용하여 수소를 생산할 수 있는 미생물로는 약 10여 종의 미생물이 알려져 있다.On the other hand, it is known that a microorganism producing hydrogen produces energy and organic matter by using nutrients introduced from the outside, and generates hydrogen as a byproduct of this process. The microorganisms known to produce hydrogen in this way include anaerobic bacteria, photosynthetic bacteria and microalgae. Of these, microorganisms capable of producing hydrogen using organic substances such as glucose as substrates About 10 kinds of microorganisms are known.
특히, 혐기성 미생물은 광합성 미생물이나 미세조류와는 달리 태양광선이 필요없고, 모든 광주기 조건에서 성장이 가능하며, 균체성장속도가 빠르며 시설의 대형화가 용이하다는 장점을 가지고 있다. 이러한 수소생산능을 갖는 혐기성 미생물로 알려진 클로스트리듐 부티리컴(Clostridium butyricum)은 전분 및 다양한 당에 대한 분해능을 가지며, 포자를 형성하는 중온 절대혐기성 수소생산 세균으로서 포도당과 같은 유기물로 부터 성장과 유지에 필요한 에너지를 얻을 수 있고, 공지된 대사경로에 의하여 수소, 이산화탄소 등의 가스와 수용성 유기산을 유용하게 생산하기 때문에 그 효용가치를 인정받아 연구가 활발하게 진행되고 있는 상태이다. 예를 들어, 대한민국 특허공개 제2003-0085423호에는 중온, 절대염기성 및 혐기성의 특징을 갖는 미생물의 일종인 클로스트리듐 부티리컴을 이용하여 유기성 폐기물로부터 수소를 생산하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 방법을 사용할 때, 담체의 일종인 할로파이버에 고정화된 미생물을 사용하는데, 상기 할로파이버는 내부가 빈 실린더형의 구조를 갖고 있어, 내외에 미생물을 고정화시킬 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 외부에 고정된 미생물은 유기성 폐기물에 의하여 쉽게 손실되고, 내부에 고정된 미생물로부터 생성된 수소가 실린더 내부에 정체되어 유기성 폐기물의 공급과 수소의 방출이 용이하지 않아, 기대한 만큼의 수소생산성을 나타내지 못한다는 단점이 있으며, 이러한 문제점은 수소 뿐만 아니라, 메탄, 이산화탄소 등의 바이오가스를 생산하는 미생물에 있어서 공통적인 단점임을 확인하였다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여는, 보다 효과적으로 수소 등의 바이오가스를 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 생산된 바이오가스를 용이하게 방출할 수 있는 담체를 개발하여야 하지만, 이와 관련된 연구가 이루어지지 않고 있는 실정이다.
In particular, anaerobic microorganisms do not require sunlight unlike photosynthetic microorganisms or microalgae, can grow in all photoperiod conditions, have a fast growth rate, and are easy to enlarge the facility. Clostridium butyricum , which is known as an anaerobic microorganism having hydrogen production ability, is a medium-temperature absolute anaerobic hydrogen producing bacterium having a decomposing ability for starch and various saccharides and forming spores. And the hydrogen and carbon dioxide gas and the water-soluble organic acid are advantageously produced by a known metabolic pathway. Therefore, research on the utility value of the gas has been proceeding actively. For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-0085423 discloses a method for producing hydrogen from organic wastes using Clostridium butyricum, which is a kind of microorganisms having mesophilic, absolute basic and anaerobic characteristics. However, when such a method is used, a microorganism immobilized on a halofiber, which is a kind of carrier, is used. Since the inside of the halo fiber has an empty cylindrical structure, microorganisms can be immobilized inside and outside. However, the microorganisms immobilized on the outside are easily lost by the organic waste, the hydrogen generated from the microorganisms immobilized on the inside is stagnated inside the cylinder, and the supply of organic waste and the release of hydrogen are not easy, And this problem is a disadvantage common to microorganisms producing biogas such as methane and carbon dioxide as well as hydrogen. In order to solve such a problem, it is necessary to develop a carrier capable of not only producing biogas such as hydrogen more effectively but also releasing the produced biogas easily, but the related research has not been conducted.
이러한 배경하에서, 본 발명자들은 바이오가스를 생산하는 혐기성 미생물을 고정화시킬 수 있으면서도, 보다 용이하게 바이오가스를 생산할 수 있으며, 생산된 바이오가스를 용이하게 방출할 수 있는 담체를 개발하고자 예의 연구노력한 결과, 내부에 혐기성 미생물이 포집되고, 담체의 구성성분으로서 상기 혐기성 미생물에 대하여 결합친화성을 나타내는 다공성 물질을 포함하도록 구성된, 혐기성 미생물이 고정된 담체를 사용할 경우, 바이오가스의 생산과 방출을 용이하게 수행할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
Under these circumstances, the present inventors have intensively studied to develop a carrier capable of easily producing biogas and easily releasing the produced biogas, while being capable of immobilizing anaerobic microorganisms producing biogas, The use of a carrier on which an anaerobic microorganism is immobilized and which is configured to contain an anaerobic microorganism and to contain a porous substance exhibiting binding affinity for the anaerobic microorganism as a component of the carrier is easily produced and released And the present invention has been completed.
본 발명의 하나의 목적은 내부에 바이오가스를 생산하는 혐기성 미생물이 포집되고, 겔형성 고분자 및 상기 바이오가스의 배출을 촉진시킬 수 있는 다공성 물질을 포함하는, 혐기성 미생물이 고정된 담체를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a carrier to which an anaerobic microorganism is fixed, which contains a gel-forming polymer and a porous material capable of promoting the discharge of the biogas, .
본 발명의 다른 목적은 상기 담체의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing the carrier.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 담체를 이용하여 바이오가스를 생산하는 방법을 제공하는 것이다.
It is still another object of the present invention to provide a method for producing biogas using the carrier.
본 발명자들은 바이오가스를 생산하는 혐기성 미생물을 고정화시킬 수 있으면서도, 보다 용이하게 바이오가스를 생산할 수 있으며, 생산된 바이오가스를 용이하게 방출할 수 있는 담체를 개발하고자 다양한 연구를 수행하던 중, 다공성 물질에 주목하게 되었다. 본 발명자들은 폴리비닐알코올(PVA)와 알긴산(alginate)을 이용하여 바이오가스의 일종인 수소를 생산하는 혐기성 미생물이 고정된 담체를 사용할 경우, 종래의 담체와는 달리 겔구조체 내의 그물망 구조로 인하여 혐기성 미생물의 손실을 최소화 할 수 있으면서도, 유기성 폐기물이 겔구조체내에 쉽게 침투하여 수소를 용이하게 생산할 수 있음을 확인하였다. 그러나, 혐기성 미생물로부터 생성된 수소가 상기 겔구조체 내에 포집되어 외부로 쉽게 방출되지 않아 수소를 일정수준으로 생성한 후에는 상기 담체가 부유하여 수소 생산성이 저하된다는 단점이 있음을 확인하고, 이러한 단점을 극복하기 위한 연구를 수행하였다. 그 결과, PVA와 알긴산 이외에 다공성 물질을 가하여 겔구조체를 형성하면, 유기성 폐기물이 겔구조체내에 쉽게 침투하여 수소를 용이하게 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 생성된 수소가 용이하게 외부로 배출될 수 있다는 장점이 있음을 확인하였다. 상기 다공성 물질은 그 자체에 포함된 미세공극 뿐만 아니라, 다공성 물질로 인하여 획일적인 구조를 갖는 상기 겔구조체 내에서 형성되는 불규칙한 구조를 통하여, 겔구조체의 담체에 유기성 폐기물의 용이한 침투 특성과 수소의 용이한 방출 특성을 부여하는 것으로 분석되었다. 특히, 상기 다공성 물질 중에서도 혐기성 미생물에 대하여 결합친화성을 나타내는 다공성 물질(예를 들어, 입상활성탄, 토버몰라이트, 펄라이트 등)을 사용하면, 상술한 장점에 더하여 혐기성 미생물을 겔구조체에 결합시켜서 보다 효과적으로 고정시킬 수 있다는 장점을 추가로 부여할 수 있음을 확인하였다.The present inventors have carried out various researches to develop a carrier capable of easily producing biogas and easily releasing the produced biogas while being capable of immobilizing anaerobic microorganisms producing biogas, . The present inventors have found that, when a carrier immobilized with anaerobic microorganisms producing hydrogen, which is a type of biogas, is used by using polyvinyl alcohol (PVA) and alginate, unlike conventional carriers, due to the network structure in the gel structure, It is possible to minimize the loss of microorganisms and to easily penetrate the organic waste into the gel structure to easily produce hydrogen. However, since hydrogen generated from the anaerobic microorganism is trapped in the gel structure and is not easily released to the outside, after the hydrogen is produced to a certain level, the carrier is floated and the hydrogen productivity is deteriorated. And to overcome these problems. As a result, when a gel structure is formed by adding a porous material other than PVA and alginic acid, organic wastes easily penetrate into the gel structure to easily produce hydrogen, and the generated hydrogen can be easily discharged to the outside Respectively. The porous material has an irregular structure formed in the gel structure having a uniform structure due to the porous material, as well as the micropores contained in the porous material, It was analyzed to give easy release characteristics. Particularly, when porous materials (for example, granular activated carbon, tobermolite, perlite, etc.) exhibiting binding affinity for anaerobic microorganisms among the porous materials are used, the anaerobic microorganisms can be bonded to the gel structure in addition to the above- It is possible to additionally provide an advantage of being fixed effectively.
따라서, 내부에 목적하는 혐기성 미생물이 포집되고 PVA, 알긴산 및 다공성 물질을 포함하는 담체는 바이오가스의 효과적인 생산에 활용될 수 있을 것으로 분석되었다.
Therefore, it was analyzed that the desired anaerobic microorganisms were collected inside and the carrier containing PVA, alginic acid, and porous materials could be utilized for the effective production of biogas.
상술한 목적을 달성하기 위한 일 실시양태로서, 본 발명은 내부에 바이오가스를 생산하는 혐기성 미생물이 포집되고, 겔형성 고분자 및 상기 바이오가스의 배출을 촉진시킬 수 있는 다공성 물질을 포함하는, 혐기성 미생물이 고정된 담체를 제공한다.
According to an embodiment of the present invention, there is provided an anaerobic microorganism, which comprises an anaerobic microorganism producing biogas therein, and a porous material capable of promoting the release of the gel-forming polymer and the biogas, Thereby providing a fixed carrier.
본 발명의 용어 "바이오가스"란, 혐기성 미생물을 이용하여 유기물질 등의 바이오매스를 분해하여 얻어지는 수소, 메탄, 이산화탄소, 황화수소 등을 단독으로 또는 혼합하여 포함하는 가스형태의 부산물을 의미한다. 본 발명에 있어서, 상기 바이오가스는 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 유기물질을 분해하여 얻어지는 수소, 메탄, 이산화탄소, 황화수소 등이 될 수 있고, 보다 바람직하게는 유기물질을 분해하여 얻어지고 물에 불용성인 수소, 메탄 등이 될 수 있다.
The term "biogas" of the present invention means a gaseous by-product containing hydrogen, methane, carbon dioxide, hydrogen sulfide, etc. obtained by decomposing biomass such as an organic substance using an anaerobic microorganism singly or in combination. In the present invention, the biogas may be hydrogen, methane, carbon dioxide, hydrogen sulfide or the like obtained by decomposing an organic material, more preferably, decomposed organic material, Insoluble hydrogen, methane, and the like.
본 발명의 용어 "바이오가스를 생산하는 혐기성 미생물"이란, 분자상 산소의 존재하에서는 생존할 수 없거나 생존하기 어려운 무산소성(無酸素性) 미생물인 혐기성 미생물 중에서도 유기물질 등의 바이오매스를 분해하여 부산물로서 상기 바이오가스를 생성할 수 있는 미생물을 의미한다. 혐기성 미생물은 통상적으로 분자상 산소의 존재 상태에서는 생존불가능한 편성(偏性) 혐기성 미생물과, 분자상 산소가 있어도 생육가능한 세균을 통성(通性) 혐기성 미생물로 구분되는 데, 상기 바이오가스를 생산하는 혐기성 미생물은 대체로 편성(偏性) 혐기성 미생물에 속한다. 본 발명에 있어서, 상기 혐기성 미생물은 특별히 이에 제한되지 않으나, 혐기성 상태에서 불용성의 바이오가스인 수소, 메탄 등을 생산할 수 있는 미생물이 될 수 있고, 바람직하게는 Ethanoligenens 속 미생물, Clostridium 속 미생물, Rhodobacter 속 미생물 등의 수소를 생산할 수 있는 미생물 또는 Methanobacterium 속 미생물, Methanobrevibacter 속 미생물, Methanocalculus 속 미생물, Methanococcoides 속 미생물, Methanococcus 속 미생물, Methanocorpusculum 속 미생물, Methanofollis 속 미생물, Methanogenium 속 미생물, Methanomicrobium 속 미생물, Methanopyrus 속 미생물, Methanoregula 속 미생물, Methanosaeta 속 미생물, Methanosarcina 속 미생물, Methanosphaera 속 미생물, Methanospirillium 속 미생물, Methanothrix 속 미생물 등의 메탄을 생산할 수 있는 미생물을 단독으로 또는 혼합하여 포함하는 미생물이 될 수 있으며, 가장 바람직하게는 Ethanoligenens 속 미생물, Clostridium 속 미생물, Rhodobacter 속 미생물 등의 수소를 생산할 수 있는 미생물을 단독으로 또는 혼합하여 포함하는 미생물이 될 수 있다.The term "anaerobic microorganism producing biogas" of the present invention refers to an anaerobic microorganism capable of decomposing biomass such as organic substances among anaerobic microorganisms that can not survive in the presence of molecular oxygen or is an anaerobic (anaerobic) Means a microorganism capable of producing the biogas. The anaerobic microorganisms are generally divided into anaerobic microorganisms which can not be violated in the presence of molecular oxygen and anaerobic microorganisms which can grow even when molecular oxygen is present. Anaerobic microorganisms are generally classified as biased anaerobic microorganisms. In the present invention, the anaerobic microorganism may be a microorganism capable of producing hydrogen, methane, etc., which are insoluble biogas in an anaerobic state, and preferably microorganisms belonging to the genus Ethanoligenens , Clostridium genus, Rhodobacter genus Microorganisms such as microorganisms or microorganisms capable of producing hydrogen such as Methanobacterium genus, Methanobrevibacter genus, Methanocalculus genus, Methanococcida genus, Methanococcus genus, Methanococcus genus, Methanocorpusculum genus, Methanofollis genus, Methanogenium genus, Methanomicrobium genus, Methanopyrus genus, Methanoregula spp, Methanosaeta spp, Methanosarcina spp, Methanosphaera spp, Methanospirillium in the microorganism can be a microorganism, including alone or in combination a microorganism capable of producing methane, including Methanothrix in the microorganism is Preferably it can be a microorganism, including alone or in combination a microorganism which can produce hydrogen, such as Ethanoligenens spp, Clostridium spp, Rhodobacter spp.
또한, 상기 혐기성 미생물은 특별히 제한되지 않으나, 토양, 하수, 해수 등의 자연계, 실험실에서 순수 배양된 배양물, 정화조의 혐기조에 존재하는 슬러지 등의 다양한 원천에서 얻어진 혐기성 미생물을 사용할 수 있다. 특히, 장시간 동안 폐기성 유기물을 분해하여 바이오가스를 생성함으로써 바이오가스의 생성능이 입증된 슬러지에 포함된 혐기성 미생물을 사용함이 바람직한데, 이처럼 슬러지에 포함된 혐기성 미생물을 사용할 경우에는 상기 슬러지로부터 혐기성 미생물을 분리하여 사용할 수도 있고, 상기 슬러지를 그대로 사용할 수도 있다. 이처럼 슬러지를 그대로 사용하여 특히, 수소생산을 유도할 경우에는 슬러지를 열처리한 후에 사용함이 바람직하다. 이때, 열처리 조건은 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 80 내지 110℃에서 10분 내지 60분동안 가열하여 수행할 수 있고, 보다 바람직하게는 90 내지 100℃에서 20분 내지 40분동안 가열하여 수행할 수 있으며, 가장 바람직하게는 95℃에서 30분동안 가열하여 수행할 수 있다. 아울러, 상기 슬러지에 포함된 형태로 사용될 경우 상기 겔형성 고분자과 슬러지의 함량비는 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 4:1 내지 4:2(w/w)의 함량비가 될 수 있고, 보다 바람직하게는 4:2(w/w)의 함량비가 될 수 있다. 상기 슬러지의 함량이 겔형성 고분자 함량의 25%(w/w)에 미치지 못하면, 바이오가스의 생산성이 급격히 저하되고, 50%(w/w)를 초과하면, 상기 슬러지의 일부가 담체내에 포집되지 않아 미생물이 손실되는 결과를 초래한다.
In addition, the anaerobic microorganism is not particularly limited, but anaerobic microorganisms obtained from various sources such as soil, sewage, seawater, natural environment, culture cultured in a laboratory, and sludge present in an anaerobic tank of a septic tank may be used. Particularly, it is preferable to use an anaerobic microorganism included in the sludge that has proven biogas production ability by decomposing waste organic matter for a long time to generate biogas. When the anaerobic microorganism contained in the sludge is used, the anaerobic microorganism Or the sludge may be used as it is. It is preferable to use the sludge as it is, particularly when the hydrogen production is induced after the heat treatment of the sludge. In this case, the heat treatment conditions are not particularly limited, but may be performed by heating at 80 to 110 ° C for 10 minutes to 60 minutes, more preferably at 90 to 100 ° C for 20 minutes to 40 minutes And most preferably by heating at 95 DEG C for 30 minutes. In addition, when used in a form contained in the sludge, the content ratio of the gel-forming polymer and the sludge is not particularly limited, but may be a content ratio of 4: 1 to 4: 2 (w / w) (W / w) of the total weight of the composition. If the content of the sludge is less than 25% (w / w) of the gel-forming polymer content, the productivity of the biogas is drastically deteriorated. If the content of the sludge is more than 50% (w / Resulting in loss of microorganisms.
본 발명의 용어 "겔형성 고분자"란, 콜로이드 상태에서 가교제를 처리할 경우, 겔을 형성할 수 있는 선형 또는 분지형의 고분자 물질을 의미한다. 상기 겔형성 고분자는 특별히 이에 제한되지 않으나, 아가로스, 젤라틴, 폴리비닐알코올(PVA), 알긴산, 피브리노겐, 규조토, 산성백토 등의 화학적 또는 생물학적 물질이 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 겔형성 고분자는 미생물이 내부에 포집된 형태의 담체를 구성하는 주성분으로 사용되는데, 바람직하게는 혐기성 미생물보다 작은 크기의 공극을 갖는 겔구조물을 형성하여 혐기성 미생물의 유출을 방지하고, 미생물에 대하여 결합친화성을 나타내지만, 미생물에 의하여 분해되지 않는 겔형성 고분자를 사용할 수 있다. 겔형성 고분자로는 바람직하게는 PVA, 알긴산 등을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 PVA와 알긴산의 혼합물을 사용할 수 있다. 이때, 상기 혼합물에 포함된 PVA와 알긴산의 혼합비는 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 PVA와 알긴산의 혼합비가 3:1 내지 15:1(w/w)이 될 수 있고, 보다 바람직하게는 5:1 내지 10:1(w/w)이 될 수 있으며, 가장 바람직하게는 7.5:1(w/w)이 될 수 있다.The term "gel-forming polymer" of the present invention means a linear or branched polymeric substance capable of forming a gel when a crosslinking agent is treated in a colloid state. The gel-forming polymer is not particularly limited, but chemical or biological substances such as agarose, gelatin, polyvinyl alcohol (PVA), alginic acid, fibrinogen, diatomaceous earth and acidic clay can be used singly or in combination. In the present invention, the gel-forming polymer is used as a main component constituting a carrier in which microorganisms are trapped therein. Preferably, the gel-forming polymer forms a gel structure having a pore size smaller than that of the anaerobic microorganism and prevents the outflow of anaerobic microorganisms A gel-forming polymer which exhibits binding affinity for microorganisms but is not degraded by microorganisms can be used. As the gel-forming polymer, PVA, alginic acid and the like can be used singly or in combination, more preferably a mixture of PVA and alginic acid can be used. In this case, the mixing ratio of PVA and alginic acid contained in the mixture is not particularly limited, but preferably the mixing ratio of PVA and alginic acid is 3: 1 to 15: 1 (w / w), more preferably 5 : 1 to 10: 1 (w / w), and most preferably 7.5: 1 (w / w).
본 발명의 용어 "폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA)"이란, 폴리초산비닐을 가공하여 얻어지는 고분자 화합물을 의미하는데, 수용성 중합체로서 알코올을 제외한 유기용매에 대하여 불용성을 나타내고, 차단성이 우수하여, 다양한 포장재료로서 사용되며, 콜로이드 상태에서 가교제로서 붕산을 처리하면 겔을 형성한다. 본 발명에 있어서, 상기 PVA는 겔형상의 담체를 형성하는 주요성분으로 사용된다.The term "polyvinyl alcohol (PVA)" of the present invention means a polymer compound obtained by processing polyvinyl acetate. The water-soluble polymer is insoluble in an organic solvent except for alcohol, It is used as various packing materials, and when boric acid is treated as a crosslinking agent in the colloid state, a gel is formed. In the present invention, the PVA is used as a main component for forming a gel-like carrier.
본 발명의 용어 "알긴산(alginate)"이란, 다시마, 미역 등의 갈조류의 세포막을 구성하는 다당류의 일종으로서, 만누론산(mannuronic acid)과 글루쿠론산(glucuronic acid)으로 구성된 분자량 약 15kDa의 복합다당류를 의미한다. 상기 알긴산에 물을 처리하면, 물을 흡수하여 팽윤하는 특성을 나타낸다. 본 발명에 있어서, 상기 알긴산은 별도로 주입되는 염화칼슘과 겔형성에 관여하며, PVA가 갖는 점성을 완화시켜, PVA/붕산에 의해 형성되는 겔이 서로 뭉치지 않도록 하는 역할을 수행할 수 있다The term "alginate" of the present invention is a polysaccharide constituting a cell membrane of brown algae such as sea tangle and seaweed, and is a complex polysaccharide having a molecular weight of about 15 kDa consisting of mannuronic acid and glucuronic acid . When the alginic acid is treated with water, it exhibits a property of absorbing and swelling the water. In the present invention, the alginic acid is involved in gel formation with calcium chloride which is separately injected, and alleviates the viscosity of the PVA, so that the gel formed by the PVA / boric acid can prevent the aggregation of the gels
본 발명의 용어 "다공성 물질"이란, 내부에 빈 공간 또는 미세공극을 갖는 물질을 의미하며, 내부공간의 크기에 따라 미세다공성 물질, 메조다공성 물질 등으로 분류된다. 본 발명에 있어서, 상기 다공성 물질은 본 발명에서 제공하는 혐기성 미생물이 고정된 담체의 구성요소로 사용되어, 상기 담체에 대한 혐기성 미생물의 결합을 촉진시킴과 동시에 담체내에 고정된 혐기성 미생물에 의하여 생성되는 바이오가스를 담체 외부로 배출할 수 있는 배출구의 역할을 수행한다. 상기 다공성 물질은 특별히 이에 제한되지 않으나, 미생물에 대하여 결합 친화성을 나타내는 다공성 물질을 사용할 수 있고, 바람직하게는 입상활성탄, 펄라이트, 토버몰라이트 등을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.The term "porous material" of the present invention means a material having void spaces or micro voids therein, and is classified into microporous materials, mesoporous materials and the like depending on the size of the internal space. In the present invention, the porous material is used as a component of the carrier to which the anaerobic microorganisms provided in the present invention are fixed, thereby promoting the binding of the anaerobic microorganism to the carrier, and at the same time, And serves as an outlet for discharging the biogas to the outside of the carrier. The porous material is not particularly limited, but a porous material exhibiting binding affinity for microorganisms can be used. Granular activated carbon, pearlite, toobolite, and the like can be used singly or in combination.
본 발명의 용어 "입상활성탄(granular activated carbon, GAC)"이란, "펠렛 활성탄(pellet carbon)"이라고도 하고, 활성탄 중에서도 구상의 형태로 가공되어 분자 크기의 미세공이 발달된 형태의 활성탄을 의미한다. 본 발명에 있어서, 상기 입상활성탄은 본 발명에서 제공하는 미생물이 고정된 담체에 포함되어, 상기 담체에서 생성되는 바이오가스를 배출하는 역할을 수행한다.The term "granular activated carbon (GAC) " in the present invention means activated carbon in the form of pellet activated carbon, which is processed in the form of spherical particles in the activated carbon to develop fine pores of molecular size. In the present invention, the granular activated carbon is included in a carrier to which the microorganisms provided in the present invention are fixed, and discharges the biogas produced in the carrier.
본 발명의 용어 "펄라이트(perlite)"란, 화산석으로 된 원석(진주석)을 1200℃로 소성하여 제조되고, 비중 0.2, 공극률 90%, 열전도율 0.09㎉/mhㆍc인 물질을 의미한다. 본 발명에 있어서, 상기 펄라이트는 본 발명에서 제공하는 미생물이 고정된 담체에 포함되어, 상기 담체에서 생성되는 바이오가스를 배출하는 역할을 수행한다.The term "perlite " of the present invention means a material produced by calcining a volcanic stone ore (pearlite) at 1200 DEG C and having a specific gravity of 0.2, a porosity of 90%, and a thermal conductivity of 0.09 psi / mh c. In the present invention, the pearlite is contained in the carrier to which the microorganisms provided in the present invention are fixed, and discharges the biogas produced in the carrier.
본 발명의 용어 "토버몰라이트(tobermolite)"란, 실리카(SiO2)와 칼슘이 수열반응에 의하여 생성되고, 높은 강도를 가지는 안정된 규산 칼슘 수화물(5CaO·6SiO2·5H2O)을 의미하는데, 다공성의 가볍고 견고한 결정상을 가지며, CaO/SiO2 몰비가 0.5~1.5인 경우 가장 효과적으로 생성된다. 본 발명에 있어서, 상기 토버몰라이트는 본 발명에서 제공하는 미생물이 고정된 담체에 포함되어, 상기 담체에서 생성되는 바이오가스를 배출하는 역할을 수행한다.
The terms of the present invention, "Sat beomol light (tobermolite)" refers to silica (SiO 2) and calcium being produced by the hydrothermal reaction, to mean a stable calcium silicate hydrate having a high strength (5CaO · 6SiO 2 · 5H 2 O) , A porous, light and solid crystal phase, and is most effectively produced when the CaO / SiO 2 molar ratio is 0.5 to 1.5. In the present invention, the tobermolite is contained in a carrier to which the microorganisms provided in the present invention are fixed, and discharges the biogas produced in the carrier.
본 발명의 혐기성 미생물이 고정된 담체에 포함된 겔형성 고분자 및 다공성 물질의 함량비는 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 4:1 내지 4:4(w/w)가 될 수 있고, 보다 바람직하게는 4:2 내지 4:3(w/w)이 될 수 있으며, 가장 바람직하게는 4:2(w/w)가 될 수 있다. 상기 겔형성 고분자의 함량에 비하여, 다공성 물질의 함량이 100%(w/w)를 초과하면 겔이 형성되지 않고, 다공성 물질의 함량이 25%(w/w)에 미치지 못하면, 바이오가스의 배출성능이 현저히 저하된다는 단점이 있다.
The content ratio of the gel-forming polymer and the porous material contained in the carrier to which the anaerobic microorganism of the present invention is immobilized is not particularly limited, but may be preferably 4: 1 to 4: 4 (w / w) (W / w), and most preferably 4: 2 (w / w). If the content of the porous material exceeds 100% (w / w) relative to the content of the gel-forming polymer, the gel is not formed and if the content of the porous material is less than 25% (w / There is a disadvantage that the performance is remarkably deteriorated.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 폴리비닐알콜(PVA)과 알긴산(alginate)에 열처리된 혐기소화조의 슬러지를 가하여 혐기성 미생물이 고정된 담체(대조군)를 제조하고, PVA, 알긴산 및 입상활성탄(GAC)에 열처리된 혐기소화조의 슬러지를 가하여 혐기성 미생물이 고정된 담체(실험군)를 제조하였다(도 2). 상기 제조된 각 담체에 인공유기성기질(COD)를 가하여 반응시킨 결과, 대조군의 담체는 부유하는 반면, 실험군의 담체는 생성된 수소를 보다 효과적으로 방출하여 부유하지 않고 침전되며(도 3), 실험군의 담체를 사용할 경우 대조군의 담체보다도 수소 생성속도가 약 4배 증가하고(도 5), 실험군의 담체를 사용할 경우 대조군의 담체보다도 유기물 분해량이 약 10% 증가함을 확인하였다(도 6). 또한, PVA, 알긴산 및 GAC의 함량을 변화시켜서(1:0.5:0.25, Run1; 1:0.5:0.5, Run2; 1:0.5:0.75, Run3), 3종의 담체(Run1, Run2, Run3)를 제조하고, 이들 3종 담체를 사용하여 유기물을 분해할 경우 수소의 가스투과도와 발생량을 비교한 결과, GAC의 함량이 가장 많은 담체(Run3)는 수소 생성속도가 최대 값을 나타내었으나, 수소 투과도는 오히려 가장 낮은 값을 나타냄을 확인하였으므로(도 7), 담체를 통한 가스의 투과도 향상효과는 단순히 다공성 물질 만에 의하여 야기되는 효과가 아니라, 담체를 구성하는 각 구성성분의 유기적인 연결관계에 의한 효과임을 알 수 있었다.
According to one embodiment of the present invention, a sludge of an anaerobic digestion tank heat-treated with polyvinyl alcohol (PVA) and alginate is added to prepare a carrier (control group) to which anaerobic microorganisms are immobilized, and PVA, alginic acid and granular activated carbon ) Was sludge of the anaerobic digestion tank which had been heat-treated to prepare an anaerobic microorganism-immobilized carrier (experimental group) (FIG. 2). As a result of carrying out reaction by adding artificial organic substrate (COD) to each of the prepared carriers, the carrier of the control group floated while the carrier of the experimental group released the produced hydrogen more effectively and precipitated without floating (FIG. 3) When the carrier was used, the hydrogen production rate was increased about 4 times as compared with the carrier of the control group (FIG. 5), and the amount of decomposition of organic matter was increased by about 10% when the carrier of the experimental group was used, compared to the carrier of the control group (FIG. Run 3, Run 2, and Run 3 were prepared by changing the content of PVA, alginic acid, and GAC (1: 0.5: 0.25, Run1; 1: 0.5: 0.5, Run2; In the case of decomposition of organics using these three carriers, the gas permeability and yield of hydrogen were compared with each other. As a result, the maximum production rate of hydrogen (Run 3) in the carrier GAC was highest, (FIG. 7), the effect of improving the permeability of the gas through the carrier is not merely the effect caused by the porous material, but the effect due to the organic linking relationship between the constituent components of the carrier .
상술한 목적을 달성하기 위한 다른 실시양태로서, 본 발명은 상기 혐기성 미생물이 고정된 담체의 제조방법을 제공한다.
As another embodiment for achieving the above object, the present invention provides a method for producing a carrier on which the anaerobic microorganism is immobilized.
상술한 바와 같이, 본 발명의 혐기성 미생물이 고정된 담체를 이용하면, 혐기성 미생물을 이용하여 보다 용이하게 바이오가스를 생산할 수 있고, 이를 위하여 가스투과성을 향상시킨 담체에 혐기성 미생물을 고정시킴으로써, 상기 혐기성 미생물이 고정된 담체를 제조할 수 있다. As described above, by using the carrier to which the anaerobic microorganisms of the present invention are immobilized, biogas can be produced more easily by using the anaerobic microorganisms, and by fixing the anaerobic microorganisms to the carrier having improved gas permeability, A carrier to which the microorganism is immobilized can be produced.
본 발명의 담체는 겔형성 고분자를 가교시켜서 겔구조물을 형성하는 방식으로 제조되는데, 이같이 겔구조물을 형성하여 미생물을 고정시키기 위한 담체를 제조하는 방법은 이미 공지되어 있다. 예를 들어, 겔형성 고분자로서 수지류(폴리비닐알코올, 폴리프로필렌 등), 수용성 고분자 다당류(알긴산, 아가로스, 커들란 등) 등을 가교시켜서 겔구조물을 형성하고, 상기 형성된 겔구조물에 미생물을 배양하여 고정시키거나, 또는 상기 겔형성 고분자와 미생물을 함께 혼합하고, 이를 가교시켜 겔구조물을 형성함으로써, 상기 겔구조물 내에 미생물이 포집된 형태로 고정시키는 방법이 알려져 있다. The carrier of the present invention is prepared by crosslinking a gel-forming polymer to form a gel structure. Thus, a method for producing a carrier for fixing a microorganism by forming a gel structure is already known. For example, a gel structure is formed by crosslinking a resin (polyvinyl alcohol, polypropylene, etc.), a water-soluble polymer polysaccharide (alginic acid, agarose, curdlan, etc.) as a gel-forming polymer, There is known a method of immobilizing and fixing microorganisms in the gel structure by immobilizing and fixing the gel-forming polymer and microorganisms together, and crosslinking the gel-forming polymer and forming a gel structure.
본 발명에서는 종래의 방법을 변형시켜서, 겔형성 고분자 및 혐기성 미생물에 더하여 다공성 물질을 포함하는 혼합물을 가교시켜서, 내부에 혐기성 미생물이 포집되고 겔형성 고분자 및 다공성 물질로 구성된 겔구조물 형태의 담체를 제조하였다. 이때, 상기 다공성 물질의 종류 및 효과는 상술한 바와 동일하다.
In the present invention, the conventional method is modified to crosslink a mixture containing a porous material in addition to a gel-forming polymer and an anaerobic microorganism to produce a carrier in the form of a gel structure composed of a gel-forming polymer and a porous material, Respectively. At this time, the kind and effect of the porous material are the same as those described above.
따라서, 본 발명의 미생물이 고정된 담체의 제조방법은 (a) 겔형성 고분자, 바이오가스를 생산하는 혐기성 미생물 및 바이오가스의 배출을 촉진시키는 다공성 물질을 혼합하여 혼합물을 수득하는 단계; 및, (b) 상기 혼합물에 가교액을 가하여 겔화시키는 단계를 포함한다.
Accordingly, the method for producing a carrier immobilized with microorganisms according to the present invention comprises the steps of: (a) mixing a gel-forming polymer, an anaerobic microorganism producing biogas and a porous material promoting the discharge of biogas to obtain a mixture; And (b) adding a crosslinking liquid to the mixture to gel.
이때, 상기 겔형성 고분자는 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 PVA와 알긴산의 혼합물을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 PVA와 알긴산은 바람직하게는 물에 침지하고 100 내지 150℃에서 30분 내지 90분동안 가열하여 멸균 및 용해된 형태의 것을 사용할 수 있으며, 가장 바람직하게는 PVA와 알긴산이 3:1 내지 15:1(w/w)의 비율로 혼합된 혼합물을 물에 침지하고 100 내지 150℃에서 30분 내지 90분동안 가열하여 멸균 및 용해된 형태의 것을 사용할 수 있다. The gel-forming polymer may be a mixture of PVA and alginic acid. More preferably, PVA and alginic acid are preferably immersed in water and reacted at 100 to 150 ° C for 30 minutes to 90 Min, and most preferably, the mixture in which PVA and alginic acid are mixed in a ratio of 3: 1 to 15: 1 (w / w) is immersed in water and heated at 100 to 150 DEG C For 30 minutes to 90 minutes, in a sterilized and dissolved form.
상기 혐기성 미생물은 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 바이오가스를 생성하는 혐기성 미생물이 될 수 있고, 보다 바람직하게는 상술한 바와 같은 불용성 바이오가스인 수소를 생상하는 혐기성 미생물 또는 메탄을 생성하는 혐기성 미생물이 될 수 있다. 아울러, 상기 혐기성 미생물은 배양된 순수미생물을 사용할 수도 있고, 혐기소화조의 슬러지에 포함된 형태로 사용될 수도 있는데, 혐기소화조의 슬러지에 포함된 형태에서 특히, 수소생성미생물을 초기에 우점화시키기 위하여 열처리된 슬러지를 사용할 수 있다. 이때, 열처리 조건은 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 80 내지 110℃에서 10분 내지 60분동안 가열하여 수행할 수 있고, 보다 바람직하게는 90 내지 100℃에서 20분 내지 40분동안 가열하여 수행할 수 있으며, 가장 바람직하게는 95℃에서 30분동안 가열하여 수행할 수 있다.The anaerobic microorganism may be an anaerobic microorganism that produces biogas, and more preferably an anaerobic microorganism that produces hydrogen, which is the insoluble biogas as described above, or an anaerobic microorganism that produces methane . In addition, the anaerobic microorganisms may be cultured pure microorganisms or used in the sludge of an anaerobic digestion tank. In the form contained in the sludge of the anaerobic digestion tank, in particular, in order to ignite the hydrogen- Sludge can be used. In this case, the heat treatment conditions are not particularly limited, but may be performed by heating at 80 to 110 ° C for 10 minutes to 60 minutes, more preferably at 90 to 100 ° C for 20 minutes to 40 minutes And most preferably by heating at 95 DEG C for 30 minutes.
상기 다공성 물질은 바람직하게는 혐기성 미생물에 대한 결합친화도를 나타내는 다공성 물질을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 혐기성 미생물에 대한 결합친화도를 나타내는 입상활성탄(GAC), 토버몰라이트, 펄라이트 등을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. Preferably, the porous material may be a porous material exhibiting binding affinity for the anaerobic microorganism, more preferably a granular activated carbon (GAC), tobermolite, or pearlite, which exhibits a binding affinity for the anaerobic microorganism Or in combination.
상기 혼합물에 포함된 겔형성 고분자 및 다공성 물질의 혼합비는 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 4:1 내지 4:4(w/w)가 될 수 있고, 보다 바람직하게는 4:2 내지 4:3(w/w)이 될 수 있으며, 가장 바람직하게는 4:2(w/w)가 될 수 있다. The mixing ratio of the gel-forming polymer and the porous material contained in the mixture is not particularly limited, but is preferably 4: 1 to 4: 4 (w / w), more preferably 4: 2 to 4: 3 (w / w), and most preferably 4: 2 (w / w).
상기 가교액은 상기 겔형성 고분자가 콜로이드 형태에 존재할 경우, 이를 가교시켜서 겔을 형성할 수 있는 물질을 포함하는 수용액이 될 수 있는데, 바람직하게는 PVA를 가교시킬 수 있는 물질을 포함하는 수용액이 될 수 있고, 보다 바람직하게는 PVA를 가교시킬 수 있는 붕산을 포함하는 수용액이 될 수 있으며, 가장 바람직하게는 PVA를 가교시킬 수 있는 붕산과 염화칼슘을 포함하는 수용액이 될 수 있다. 상기 가교제를 처리하여 수행되는 겔화는 바람직하게는 상기 가교액을 가하고 12 내지 36시간 동안 반응시켜서 수행할 수 있고, 보다 바람직하게는 상기 가교액을 가하고 20 내지 28시간 동안 반응시켜서 수행할 수 있으며, 가장 바람직하게는 상기 가교액을 가하고 24시간 동안 반응시켜서 수행할 수 있다. 아울러, 상기 가교액을 가하여 반응시킨 후, 형성된 겔구조물의 강도를 강화시키기 위하여 KH2PO4 수용액을 가하여 반응시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
The crosslinking solution may be an aqueous solution containing a substance capable of crosslinking the gel-forming polymer in the form of a colloid to form a gel, preferably an aqueous solution containing a substance capable of crosslinking PVA And more preferably an aqueous solution containing boric acid capable of crosslinking the PVA, and most preferably an aqueous solution containing boric acid and calcium chloride capable of crosslinking the PVA. The gelation which is carried out by treating the crosslinking agent can be carried out preferably by adding the crosslinking solution and reacting for 12 to 36 hours, more preferably by reacting the crosslinking solution for 20 to 28 hours, Most preferably, the crosslinking solution is added and reacted for 24 hours. In addition, the method may further include adding a KH 2 PO 4 aqueous solution to increase the strength of the formed gel structure after the crosslinking solution is added and reacted.
예를 들어, 본 발명자들은 상기 혐기성 미생물이 고정된 담체를 제조하기 위하여, PVA, 알긴산 및 입상활성탄(GAC)에 열처리된 혐기소화조의 슬러지를 가하여 혐기성 미생물이 고정된 담체를 제조하였다. 구체적으로, 15g의 PVA와 2g의 알긴산을 100㎖의 물에 넣고, 121℃에서 30분간 가열하여 PVA와 알긴산이 용해된 용액, 혐기소화조 슬러지를 95℃에서 30분간 가열하여 수득한 열처리된 슬러지 및 60분간 초음파 세척된 GAC를 혼합하고, 상기 혼합물을 약 2-4 mm의 두께가 되도록 얇게 펼친 다음, 붕산과 염화칼슘을 포함하는 가교액을 가하고, 교반하면서 반응시켜서 겔을 형성하였다. 이어, 상기 겔에 0.5 mol KH2PO4 수용액을 처리하고 다시 교반하면서 반응시켜서, 평판 형태의 담체를 수득하였으며, 상기 수득한 평판 형태의 담체를 4-7 mm 정도로 절단하고, 절단된 담체를 증류수에 넣고 교반하면서 세척함으로써, 미생물이 고정된 담체를 제작하였다(도 1).
For example, in order to produce a carrier on which the anaerobic microorganisms are immobilized, the present inventors prepared sludge of an anaerobic digestion tank heat-treated with PVA, alginic acid, and granular activated carbon (GAC) to prepare a carrier immobilized with the anaerobic microorganism. Specifically, 15 g of PVA and 2 g of alginic acid were placed in 100 ml of water and heated at 121 캜 for 30 minutes to obtain a solution in which PVA and alginic acid were dissolved and a heat-treated sludge obtained by heating the anaerobic digestion sludge at 95 캜 for 30 minutes and The mixture was ultrasonically washed with ultrasonic waves for 60 minutes. The mixture was spread to a thickness of about 2-4 mm and then a crosslinking solution containing boric acid and calcium chloride was added and reacted with stirring to form a gel. Then, the gel was treated with 0.5 mol KH 2 PO 4 aqueous solution and reacted with stirring again to obtain a plate-like carrier. The obtained plate-like carrier was cut to about 4-7 mm, and the cut carrier was washed with distilled water , And washed with stirring to prepare a carrier to which the microorganism was immobilized (Fig. 1).
상술한 목적을 달성하기 위한 또 다른 실시양태로서, 본 발명은 상기 혐기성 미생물이 고정된 담체를 사용하여 바이오가스를 생산하는 방법을 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for producing biogas using a carrier to which the anaerobic microorganism is immobilized.
구체적으로, 본 발명의 혐기성 미생물이 고정된 담체를 사용하여 바이오가스를 생산하는 방법은 상기 혐기성 미생물이 고정된 담체에 유기물질이 포함된 시료를 가하여 반응시키는 단계를 포함한다. 이때, 상기 혐기성 미생물이 고정된 담체 및 그의 제조방법은 상술한 바와 동일하고, 상기 생산되는 바이오가스 역시 상술한 바와 동일하며, 상기 유기물질은 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 상기 담체에 고정된 바이오가스를 생성하는 혐기성 미생물에 의해 분해되어 바이오가스를 생성할 수 있는 유기물질을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 상기 미생물에 의해 분해될 수 있는 단당류, 올리고당류, 다당류 등의 당류를 사용할 수 있으며, 가장 바람직하게는 상기 미생물에 의해 분해될 수 있는 글루코스, 프럭토스, 갈락토스, 수크로스, 말토오스, 락토오스, 셀룰로스, 전분, 글리코겐, 덱스트란, 자일란, 키틴, 갈락탄 등을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.Specifically, the method of producing biogas using the carrier on which the anaerobic microorganisms are immobilized according to the present invention includes the step of adding a sample containing an organic substance to the carrier on which the anaerobic microorganisms are immobilized and reacting. At this time, the carrier on which the anaerobic microorganisms are immobilized and the production method thereof are the same as described above, and the produced biogas is also the same as described above, and the organic material is not particularly limited thereto, An organic substance capable of decomposing by anaerobic microorganisms generating biogas to generate biogas can be used. More preferably, saccharides such as monosaccharides, oligosaccharides and polysaccharides which can be decomposed by the microorganisms can be used , And most preferably glucose, fructose, galactose, sucrose, maltose, lactose, cellulose, starch, glycogen, dextran, xylan, chitin, galactan and the like which can be degraded by the microorganism .
아울러, 상기 반응을 수행하는 조건은 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 10 내지 40℃에서 1 내지 20일동안 수행할 수 있고, 보다 바람직하게는 20 내지 35℃에서 5 내지 10일동안 수행할 수 있으며, 가장 바람직하게는 25 내지 30℃에서 8일동안 수행할 수 있다.
The conditions for carrying out the reaction are not particularly limited, but may be carried out preferably at 10 to 40 ° C for 1 to 20 days, more preferably at 20 to 35 ° C for 5 to 10 days And most preferably at 25 to 30 < 0 > C for 8 days.
본 발명의 혐기성 미생물이 고정된 담체를 사용하면, 바이오가스를 생산할 수 있는 혐기성 미생물을 이용하여 상기 미생물로부터 생성되는 가스를 보다 효과적으로 배출하여 전체적인 바이오가스 생산속도를 향상시킬 수 있으므로, 보다 효과적인 바이오가스의 생산에 널리 활용될 수 있을 것이다.
The use of the carrier on which the anaerobic microorganisms of the present invention are immobilized can be used to more efficiently discharge the gas generated from the microorganisms by using the anaerobic microorganisms capable of producing biogas to improve the overall production rate of the biogas, It will be widely used in the production of
도 1은 본 발명의 혐기성 미생물이 고정된 담체를 제조하는 예시적인 공정의 순서를 나타내는 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 혐기성 미생물이 고정된 담체(대조군, 좌측)와 미생물이 고정된 담체(실험군, 우측)를 나타내는 사진이다.
도 3은 본 발명의 혐기성 미생물이 고정된 담체(대조군, 실험군)를 사용하여 인공유기성기질을 분해하는 반응을 수행하고, 상기 반응이 수행된 반응용기 내에서 각 담체의 위치를 나타내는 사진이다.
도 4는 본 발명의 혐기성 미생물이 고정된 담체(대조군, 실험군)에서 생성된 가스의 방출특성이 서로다른 이유를 나타내는 개략도로서, (a-1)은 반응이전의 대조군 담체를 나타내고, (a-2)는 반응이후의 대조군 담체를 나타내며, (b)는 실험군 담체를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 혐기성 미생물이 고정된 담체(대조군, 실험군)에서 생성된 수소의 생성속도를 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 혐기성 미생물이 고정된 담체(대조군, 실험군)를 사용하여 인공유기성기질을 분해하는 반응을 수행하고, 상기 인공유기성기질에 포함된 글루코스의 농도변화 및 글루코스 제거율을 나타내는 그래프이다.
도 7은 서로 다른 조성비를 갖는 본 발명의 혐기성 미생물이 고정된 담체(실험군)를 사용하여 인공유기성기질을 분해하는 반응을 수행하고, 이때 생성되는 수소의 투과도 및 발생량의 변화를 나타내는 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a sequence of an exemplary process for preparing a carrier to which the anaerobic microorganism of the present invention is immobilized. FIG.
2 is a photograph showing a carrier (control group, left side) to which the anaerobic microorganism of the present invention is immobilized and a carrier (experimental group, right side) to which the microorganism is immobilized.
FIG. 3 is a photograph showing the position of each carrier in the reaction vessel in which the reaction of decomposing the artificial organic substrate is performed using the carrier (control group, experimental group) to which the anaerobic microorganism of the present invention is immobilized.
FIG. 4 is a schematic diagram showing the reason why the release characteristics of gases produced in the carrier (control group, experimental group) to which the anaerobic microorganisms of the present invention are fixed differ from each other, wherein (a- 2) represents the control carrier after the reaction, and (b) represents the test carrier.
FIG. 5 is a graph showing the results of comparing the production rates of hydrogen produced in the carriers (control group, experimental group) to which the anaerobic microorganisms of the present invention are immobilized.
FIG. 6 is a graph showing a change in glucose concentration and glucose removal rate in the artificial organic substrate by performing a reaction of decomposing the artificial organic substrate using the carrier (control group, experimental group) to which the anaerobic microorganism of the present invention is immobilized.
FIG. 7 is a graph showing changes in the permeability and generation amount of hydrogen generated at the time of carrying out a reaction for decomposing an artificial organic substrate using a carrier (experimental group) to which the anaerobic microorganisms of the present invention having different composition ratios are immobilized.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, these examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited to these examples.
실시예Example
1: 미생물이 고정된 1: Microorganisms are fixed
담체의Carrier
제조 Produce
증류수에 폴리비닐알콜(PVA) 15%(w/v) 및 알긴산(alginate) 2%(w/v)를 첨가하고, 이를 121℃ 및 100기압에서 25분간 가열하여 멸균된 담체용액을 수득하였다. 또한, 국내하수처리장에서 채수한 혐기소화조 슬러지를 90℃에서 30분간 가열하였다. 15% (w / v) of polyvinyl alcohol (PVA) and 2% (w / v) of alginate were added to distilled water and the mixture was heated at 121 ° C and 100 atm for 25 minutes to obtain a sterilized carrier solution. In addition, the anaerobic digester sludge collected at the domestic sewage treatment plant was heated at 90 ° C for 30 minutes.
먼저, 대조군으로서 상기 담체용액에 가열처리된 슬러지를 동일부피로 혼합하여 수득한 슬러지 혼합물을 이용하여 미생물이 고정된 담체를 제작하였다. 구체적으로, 5.5%(w/v) 붕산과 1%(w/v) 염화칼슘을 포함하는 가교액을 교반하면서, 이에 상기 슬러지 혼합물을 적가하여 가교반응을 수행함으로써 미생물이 고정된 담체(대조군)을 제작하였다(도 2의 좌측). First, as a control, a carrier in which microorganisms were immobilized was prepared using the sludge mixture obtained by mixing the above-mentioned carrier solution with the heat-treated sludge in the same volume. Specifically, while the crosslinking solution containing 5.5% (w / v) boric acid and 1% (w / v) calcium chloride was stirred, the sludge mixture was added dropwise thereto and a crosslinking reaction was performed to obtain a carrier (Left side in Fig. 2).
또한, 실험군으로서 상기 담체용액, 가열처리된 슬러지 및 입상활성탄(GAC)을 2:1:1(v/v/v)의 비율로 혼합하여 수득한 슬러지-GAC 혼합물을 이용하여 미생물이 고정된 담체를 제작하였다. 구체적으로, 상기 슬러지-GAC 혼합물을 약 2-4 mm의 두께가 되도록 얇게 펼치고, 이에 상기 가교액을 가하여 24시간 동안 가교반응을 수행한 다음, 0.7 mol KH2PO4 수용액을 추가하여 1시간 동안 반응시켰다. 반응후 제작된 평판 형태의 담체를 4-7 mm 정도로 절단하고, 절단된 담체를 증류수에 넣고 20분간 교반하면서 세척함으로써, 미생물이 고정된 담체(실험군)을 제작하였다(도 2의 우측).
Further, as a test group, a sludge-GAC mixture obtained by mixing the carrier solution, heat-treated sludge and granular activated carbon (GAC) at a ratio of 2: 1: 1 (v / v / v) Respectively. Specifically, the sludge-GAC mixture was spread thinly so as to have a thickness of about 2-4 mm, and the crosslinking solution was added thereto to perform a crosslinking reaction for 24 hours. Then, an aqueous 0.7 mol KH 2 PO 4 solution was added thereto, Lt; / RTI > After the reaction, the prepared plate-like carrier was cut to about 4-7 mm, and the cut carrier was put in distilled water and washed with stirring for 20 minutes to prepare a carrier (test group) on which microorganisms were immobilized (right side of FIG. 2).
실시예Example
2: 미생물이 고정된 2: Microorganisms are fixed
담체의Carrier
특성확인 Identify characteristics
상기 실시예 1에서 제작된 각각의 미생물이 고정된 담체의 성능을 시험하기 위하여, 인공유기성기질(글루코스 10 g/L, MgCl2·6H2O 0.1 g/L, NH4HCO3 2.5 g/L, NaHCO3 1 g/L, K2HPO4 60 mg/L, MnSO4·6H2O 15 mg/L, FeSO4·6H2O 25 mg/L, CoCl2·5H2O 0.125 mg/L, CuSO4·5H2O 5 mg/L) 100㎖이 담겨진 시험병에 상기 각 담체를 넣고, 상기 시험병의 상부공간을 질소로 포화시킨 후, 35℃의 조건으로 교반하면서 8일 동안 반응시켰다. (10 g / L of glucose, 0.1 g / L of MgCl 2 .6H 2 O, and 2.5 g / L of NH 4 HCO 3) in order to test the performance of each microorganism immobilized carrier prepared in Example 1 above. , NaHCO 3 1 g / L, K 2 HPO 4 60 mg / L, MnSO 4 · 6H 2
반응이 종료된 후, 시험병에 담겨진 각 담체의 위치를 육안으로 확인한 결과, 도 3에서 보듯이, 대조군의 담체는 인공유기성기질에서 부유하는 반면, 실험군의 담체는 인공유기성기질에 침전되어 있음을 확인하였다. 이는 대조군의 담체보다도 실험군의 담체가 비중이 크고, 도 4에서 보듯이, 상기 담체내의 슬러지에 포함된 혐기성 미생물이 인공유기성기질을 분해하여 가스를 생성시키는데, 상기 가스가 담체외부로 충분히 배출되지 못하거나(대조군) 또는 충분히 배출되었기 때문에(실험군) 나타나는 것으로 분석되었다.
After the reaction was completed, the position of each carrier in the test bottle was visually observed. As shown in FIG. 3, the carrier of the control group floated on the artificial organic substrate while the carrier of the experimental group was deposited on the artificial organic substrate Respectively. As shown in FIG. 4, the anaerobic microorganisms contained in the sludge in the carrier decompose the artificial organic substrate to generate gas, which is not sufficiently discharged to the outside of the carrier (Control group) or because they were discharged sufficiently (experimental group).
한편, 반응이 종료된 각 시험병에서 생성된 가스를 가스크로마토그래피로 분석한 결과, 수소임을 알 수 있었고, 상기 수소의 생성량을 측정하였다. 이때, 수소의 생성량은 상기 시험병의 상단을 염용액(2% 황산, 10% NaCl)이 채워진 아크릴 실린더에 연결하여, 시험병에서 발생된 가스의 압력에 의해 실린더로부터 방출되는 염용액의 부피를 측정하는 방식으로 측정하였다(도 5). 도 5에서 보듯이, 대조군의 담체를 사용한 경우의 수소생산 속도(단위 반응부피 및 반응시간당 수소생성량)는 약 278±5 ml-H2/L/d 이고, 실험군의 담체를 사용한 경우의 수소생산 속도는 약 1,230±27 ml-H2/L/d 이므로, 대조군의 담체를 사용한 경우 보다도 실험군의 담체를 사용한 경우에는 수소의 생산속도가 약 4배 증가함을 알 수 있었다.
On the other hand, the gas produced in each test bottle in which the reaction was terminated was analyzed by gas chromatography. As a result, it was found that it was hydrogen, and the amount of hydrogen produced was measured. At this time, the amount of hydrogen produced is determined by connecting the upper end of the test bottle to an acrylic cylinder filled with a salt solution (2% sulfuric acid, 10% NaCl) and measuring the volume of the salt solution discharged from the cylinder by the pressure of the gas generated in the test bottle (Figure 5). As shown in FIG. 5, the hydrogen production rate (unit reaction volume and hydrogen production amount per reaction time) when the carrier of the control group was used was about 278 ± 5 ml-H 2 / L / d, Since the rate is about 1,230 ± 27 ml-H 2 / L / d, the production rate of hydrogen is increased about 4 times when the carrier of the experimental group is used as compared with the case of using the carrier of the control group.
아울러, 본 발명의 미생물이 고정된 담체(대조군, 실험군)를 처리함에 의하여 야기된 인공유기성기질(COD)에 포함된 글루코스의 농도변화를 비교하면(도 6), 미생물이 고정된 담체(대조군, 실험군)를 처리하기 이전의 인공유기성기질에 포함된 글루코스의 농도에 비하여, 미생물이 고정된 담체(대조군, 실험군)를 처리한 이후의 인공유기성기질에 포함된 글루코스의 농도가 감소하고, 대조군의 담체를 처리한 것 보다는 실험군의 담체를 처리한 경우에 인공유기성기질에 포함된 글루코스의 농도가 상대적으로 낮은 값을 나타내었으며, 인공유기성기질에 포함된 글루코스의 제거율을 비교하면 대조군의 담체를 처리한 것 보다는 실험군의 담체를 처리한 경우에 제거율이 약 10% 증가함을 확인하였다.
In addition, when the concentration of glucose contained in the artificial organic substrate (COD) caused by treating the microorganism-immobilized carrier (control group, experimental group) of the present invention was compared (FIG. 6), the microorganism- The concentration of glucose contained in the artificial organic substrate after the microorganism-immobilized carrier (control group, experimental group) was treated was decreased compared to the concentration of glucose contained in the artificial organic substrate before the treatment of the control group , The concentration of glucose contained in the artificial organic substrate was relatively low when the carrier of the experimental group was treated and the removal rate of glucose contained in the artificial organic substrate was compared with that of the control group The removal rate increased about 10% when the carrier of the experimental group was treated.
실시예Example
3: 미생물이 고정된 3: Microorganisms are fixed
담체에On the carrier
포함된 미생물의 동정 Identification of included microorganisms
상기 실시예 1에서 제작된 담체에 고정된 미생물을 동정하기 위하여, 상기 담체로부터 총 RNA를 수득하고, 이를 역전사, PCR 증폭 및 서열결정의 일련과정을 걸쳐 염기서열을 결정하고, 이를 데이터베이스에 조회하여, 상기 담체에 고정된 미생물을 동정하고, 이들의 우점율을 비교하였다(표 1).
In order to identify the microorganisms immobilized on the carrier prepared in Example 1, the total RNA was obtained from the carrier, and the nucleotide sequence was determined through reverse transcription, PCR amplification and sequence determination, , The microorganisms immobilized on the carrier were identified, and their dominance rates were compared (Table 1).
BifidobacteriumBifidobacterium
LactobacillusLactobacillus
SporolactobacillusSporolactobacillus
PrevotellaPrevotella
MegasphaeraMegasphaera
LactococcusLactococcus
ClostridiumClostridium
AtopobiumAtopobium
FlavobacteriumFlavobacterium
LeuconostocLeuconostoc
14.42 ± 0.28
13.77 ± 0.64
5.39 ± 1.59
4.28 ± 0.70
4.26 ± 1.52
3.38 ± 0.08
2.94 ± 0.88
2.60 ± 0.83
0.78 ± 0.07
0.63 ± 0.2843.98 + - 4.73
14.42 ± 0.28
13.77 ± 0.64
5.39 ± 1.59
4.28 ± 0.70
4.26 ± 1.52
3.38 ± 0.08
2.94 ± 0.88
2.60 ± 0.83
0.78 + 0.07
0.63 + 0.28
상기 표 1에서 보듯이, 본 발명의 미생물이 고정된 담체는 Ethanoligenens 속 미생물이 우점함을 알 수 있었다. 상기 균주는 에탄올 발효를 수행하여 수소를 생산하고, 약 pH 4.6에서 활성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 상기 Ethanoligenens 속 미생물 이외에 높은 우점율을 나타내는 미생물로서 Bifidobacterium 속 미생물과 Lactobacillus 속 미생물이 확인되었는데, 이들 미생물은 유산균에 해당하여 수소를 생성하는 미생물이 아닌 것으로 확인되었다. 그 외에 10% 미만의 우점율을 나타내는 미생물로는 Sporolactobacillus 속 미생물, Prevotella 속 미생물, Megasphaera 속 미생물, Lactococcus 속 미생물, Clostridium 속 미생물, Atopobium 속 미생물, Flavobacterium 속 미생물 및 Leuconostoc 속 미생물이 확인되었는데, 이 중에서 수소를 생산하는 미생물로 Clostridium 속 미생물이 알려져 있으나, 상기 균주의 우점율은 2.9%에 불과한 것으로 확인되었다.As shown in Table 1, the microorganisms immobilized with the microorganisms of the present invention were dominated by microorganisms belonging to Ethanoligenens . The strain is known to produce hydrogen by performing ethanol fermentation and exhibit activity at about pH 4.6. In addition to the above - mentioned Ethanoligenens microorganisms, microorganisms of the genus Bifidobacterium and Lactobacillus were identified as high - yielding microorganisms, and these microorganisms were confirmed to be lactic acid bacteria and not hydrogen - producing microorganisms. In addition, microorganisms such as Sporolactobacillus spp., Prevotella spp., Megasphaera spp., Lactococcus spp., Clostridium spp., Atopobium spp., Flavobacterium spp. And Leuconostoc spp. Microorganisms producing Clostridium genus are known to produce hydrogen, but the dominance rate of the strain is only 2.9%.
따라서, 본 발명의 미생물이 고정된 담체의 수소생성능은 Ethanoligenens 속 미생물에 의하여 수행되는 것으로 분석되었다.
Therefore, the hydrogen production ability of the carrier on which the microorganism is immobilized according to the present invention was analyzed to be carried out by the microorganism belonging to Ethanoligenens .
실시예Example
4: 미생물이 고정된 4: Microorganisms are fixed
담체의Carrier
구성비 변화에 따른 특성확인 Identification of characteristics according to composition ratio
한편, 본 발명의 미생물이 고정된 담체의 조성변화에 의하여, 수소생성능이 변화되는지의 여부를 확인하고자 하였다.On the other hand, it was tried to confirm whether or not the hydrogen production ability is changed by the compositional change of the carrier to which the microorganism is immobilized.
구체적으로, 상기 슬러지-GAC 혼합물에 포함된 담체용액, 가열처리된 슬러지 및 GAC을 각각 1:0.5:0.25(v/v/v)(Run1), 1:0.5:0.5(v/v/v)(Run2) 및 1:0.5:0.75(v/v/v)(Run3)으로 포함하는 미생물이 고정된 담체를 각각 제조하고, 상기 제조된 각 담체를 이용하여 수소의 가스투과도와 발생량을 비교하였다(도 7). 이때, GAC 주입량은 2, 4 및 6g이었고, PVA 중량대비로 주입비율을 환산하면 각각 1.5, 0.75 및 0.5 g PVA/g GAC이다. 또한, 수소의 가스투과도는 사용된 전체 담체의 수에 대한 실험종료후 바닥에 침전된 담체의 수의 비율로 나타내었다.
(Run 1) and 1: 0.5: 0.5 (v / v / v) of the carrier solution, heat-treated sludge and GAC contained in the sludge- (Run 2) and 1: 0.5: 0.75 (v / v / v) (Run 3) were prepared, and the gas permeability and yield of hydrogen were compared using each of the prepared carriers 7). At this time, the injection amounts of GAC were 2, 4, and 6 g, and when the injection ratio was converted into PVA weight, 1.5, 0.75 and 0.5 g PVA / g GAC, respectively. In addition, the gas permeability of hydrogen was expressed by the ratio of the number of the carriers deposited on the bottom to the number of all the used carriers after the end of the experiment.
도 7에서 보듯이, 수소의 가스투과도가 가장 높은 담체는 Run2이고, 수소의 발생량이 가장 높은 담체는 Run3임을 확인하였다. GAC의 함량이 가장 높은 수준을 나타내는 Run3가 수소의 발생량은 가장 많지만, 수소의 가스투과도는 가장 낮은 수준을 나타낸다는 것은 본 발명의 담체를 사용할 경우, 생성된 바이오가스가 외부로의 방출이 촉진되는 효과가 단순히 GAC 만의 효과는 아니고, 담체를 구성하는 PVA, 알긴산 및 GAC의 유기적인 연결관계에 의한 효과라는 것을 시사하는 것으로 분석되었다.As shown in FIG. 7, it was confirmed that the carrier having the highest hydrogen permeability was Run 2 and the carrier having the highest amount of hydrogen generated was Run 3. Run 3, which shows the highest level of GAC, generates the highest amount of hydrogen, but the gas permeability of hydrogen is the lowest, indicating that when the carrier of the present invention is used, the produced biogas is promoted to the outside It was analyzed that the effect is not merely the effect of GAC alone but the effect of the organic connection of PVA, alginic acid and GAC constituting the carrier.
Claims (15)
And a porous material for collecting the anaerobic microorganisms that produce the biogas therein and promoting the release of the gel-forming polymer and the biogas, wherein the anaerobic microorganisms are immobilized.
상기 바이오가스는 수소 또는 메탄인 것인 담체.
The method according to claim 1,
Wherein the biogas is hydrogen or methane.
상기 혐기성 미생물은 Ethanoligenens 속 미생물, Clostridium 속 미생물, Methanobacterium 속 미생물, Methanobrevibacter 속 미생물, Methanocalculus 속 미생물, Methanococcoides 속 미생물, Methanococcus 속 미생물, Methanocorpusculum 속 미생물, Methanofollis 속 미생물, Methanogenium 속 미생물, Methanomicrobium 속 미생물, Methanopyrus 속 미생물, Methanoregula 속 미생물, Methanosaeta 속 미생물, Methanosarcina 속 미생물, Methanosphaera 속 미생물, Methanospirillium 속 미생물, Methanothrix 속 미생물 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 미생물인 것인 담체.
The method according to claim 1,
The anaerobic microorganism may be a microorganism belonging to the genus Ethanoligenens , Clostridium genus, Methanobacterium genus, Methanobrevibacter genus, Methanocalculus genus, Methanococcus genus, Methanococcus genus, Methanococcus genus, Methanocorpusculum genus, Methanofollis genus, Methanogenium genus, Methanomicrobium genus, Methanopyrus genus Wherein the microorganism is a microorganism selected from the group consisting of microorganisms, microorganisms of the genus Methanoregula , microorganisms of the genus Methanosaeta , microorganisms of the genus Methanosarcina , microorganisms of the genus Methanosphaera , microorganisms of the genus Methanospirillium , microorganisms of the genus Methanothrix , and combinations thereof.
상기 겔형성 고분자는 아가로스, 젤라틴, 폴리비닐알코올(PVA), 알긴산, 피브리노겐, 규조토, 산성백토 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 담체.
The method according to claim 1,
Wherein the gel-forming polymer is selected from the group consisting of agarose, gelatin, polyvinyl alcohol (PVA), alginic acid, fibrinogen, diatomaceous earth, acidic clay and combinations thereof.
상기 겔형성 고분자는 PVA와 알긴산이 3:1 내지 15:1(w/w)로 혼합된 혼합물인 것인 담체.
5. The method of claim 4,
Wherein the gel-forming polymer is a mixture of PVA and alginic acid in a ratio of 3: 1 to 15: 1 (w / w).
상기 다공성 물질은 입상활성탄, 펄라이트, 토버몰라이트 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 담체.
The method according to claim 1,
Wherein the porous material is selected from the group consisting of granular activated carbon, perlite, tobermolite, and combinations thereof.
상기 겔형성 고분자 및 다공성 물질의 함량비는 4:1 내지 4:4(w/w)인 것인 담체.
The method according to claim 1,
Wherein the content ratio of the gel-forming polymer and the porous material is 4: 1 to 4: 4 (w / w).
내부에 Ethanoligenens 속 미생물이 포집되고, PVA와 알긴산이 7.5:1(w/w)로 혼합된 혼합물인 겔형성 고분자 및 입상활성탄을 포함하며, 상기 고분자와 입상활성탄의 함량비는 4:2(w/w)인 것인 담체.
The method according to claim 1,
Wherein the ratio of the polymer to the granular activated carbon is 4: 2 (w / w), wherein the ratio of the polymer to the granular activated carbon is 4: 2 (w / w) / w). < / RTI >
(b) 상기 혼합물에 가교액을 가하여 겔화시키는 단계를 포함하는, 미생물이 고정된 담체의 제조방법.
(a) mixing a gel-forming polymer, anaerobic microorganisms producing biogas and a porous material promoting the release of biogas to obtain a mixture; And
(b) adding a cross-linking solution to the mixture to gelify the microorganism.
상기 가교액은 PVA를 가교시킬 수 있는 붕산을 포함하는 것인 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the crosslinking liquid comprises boric acid capable of crosslinking the PVA.
상기 겔화는 상기 가교액을 가하고 12 내지 36시간 동안 반응시켜서 수행하는 것인 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the gelation is carried out by adding the cross-linking solution and reacting for 12 to 36 hours.
상기 (b) 단계 이후에, KH2PO4 수용액을 가하여 반응시키는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
10. The method of claim 9,
Adding a KH 2 PO 4 aqueous solution after the step (b) to react.
A method for producing biogas comprising the steps of: adding a sample containing an organic substance to a carrier according to any one of claims 1 to 8 to react.
상기 유기물질은 글루코스, 프럭토스, 갈락토스, 수크로스, 말토오스, 락토오스, 셀룰로스, 전분, 글리코겐, 덱스트란, 자일란, 키틴, 갈락탄 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the organic material is selected from the group consisting of glucose, fructose, galactose, sucrose, maltose, lactose, cellulose, starch, glycogen, dextran, xylan, chitin, galactan and combinations thereof.
상기 반응은 10 내지 40℃에서 1 내지 20일동안 수행하는 것인 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the reaction is carried out at 10 to 40 DEG C for 1 to 20 days.
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| KR1020140008895A KR20150088939A (en) | 2014-01-24 | 2014-01-24 | Method for immobilizing anaerobic microbes with improved gas permeability |
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|---|---|---|---|---|
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-
2014
- 2014-01-24 KR KR1020140008895A patent/KR20150088939A/en active Search and Examination
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3447142A1 (en) * | 2017-08-25 | 2019-02-27 | Clayton Hall Farm Biogas Products Ltd. | Improved method for hydrolysis of biomass |
| WO2019038561A1 (en) * | 2017-08-25 | 2019-02-28 | Clayton Hall Farm Biogas Products Ltd. | Improved method for hydrolysis of biomass |
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| CN111484134A (en) * | 2020-05-06 | 2020-08-04 | 北京工业大学 | Preparation and application of denitrification embedded biological annular active filler |
| CN111484135A (en) * | 2020-05-06 | 2020-08-04 | 北京工业大学 | Preparation and application of efficient anaerobic ammonium oxidation composite bacteria embedded bioactive filler |
| CN111484134B (en) * | 2020-05-06 | 2022-03-22 | 北京工业大学 | Preparation and application of denitrification embedded biological annular active filler |
| CN111484135B (en) * | 2020-05-06 | 2022-03-22 | 北京工业大学 | Preparation and application of efficient anaerobic ammonium oxidation composite bacteria embedded bioactive filler |
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