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황 순환 박테리아: 미생물학, 생물반응속도론 그리고 석유와 채광 공업에서의 역할

전문가 제언: ○ 황 순환 박테리아(sulfur cycle)는 대사과정에서 몇 가지 산화 상태의 황 화합물을 생성한다. 황의 산화수가 0가인 원소 황, -2가인 황화수소, 및 +6가인 황산염이 박테리아의 대사 과정에서 중요한 생성물들이다. 황 순환은 산화측면과 환원측면으로 구성된다.

○ 저유소에서의 H2S의 생성은 석유공업에 심각한 문제를 일으킨다. 배관, 석유공정 장치의 부식을 촉진하는 H2S의 독성과 침전된 금속 황화물에 기인한 2차 석유회수효율의 저하는 사워링(souring)과 관련되는 몇 가지 문제들이다. 또한 채광과 광물가공은 산성 광산 배수를 배출하게 되며 이 배수는 높은 수준의 황산염과 금속 이온을 함유한다.

○ 이와 같이 황 화합물은 석유공업과 광업에서 공정상의 문제와 환경문제를 야기하기 때문에 제거되어야 한다. 미생물을 이용한 제거 방법이 활발히 연구되는데, 주목을 받는 박테리아는 황산염 환원 박테리아(SRB)와 황화물산화 박테리아(SOB)이다. 이들 박테리아는 황 화합물을 생성하지만 적절히 사용하면 황 화합물을 제거하는 데 유용하게 사용할 수 있다.

○ 황산염 환원 박테리아는 황산염을 황화물로 환원하며 유기물과 황산염이 있는 혐기성 환경에서 번성한다. 생육 가능 ?는 5~9 범위이고 내산성 종은 3에서도 자라며, 생육 온도는 20~35℃ 범위이고 내저온성 및 호열성 박테리아도 있다. 황화물 산화 박테리아(SOB)는 전자주개로 황화물을 사용하며 이것을 원소 황 또는 황산염으로 산화한다. 혐기성인 광독립영양 종은 CO2를, 그리고 호기성인 화학무기영양 종은 O2를 최종 전자받개로 사용한다. 종에 따라서 생육 가능 ?는 1.0~8.5, 온도는 10~78℃이고 탄소 원으로 CO2를 많이 사용한다.

○ 황산염 환원 박테리아는, 적절히 설계된 장치를 만들면, 심각한 환경문제를 야기하는 산성 광산 배수의 처리에 한 몫을 담당할 수 있다. 황화물 산화 박테리아도 배수 처리에서 중요한 역할을 하며 저유소에서 H2S의 제거를 위한 도구가 된다. 폐수 처리와 동시에 에너지를 발생하는 미생물에 의한 연료전지형 반응기의 개발은 응용 분야를 넓혀 갈 것이다.

저자: Kimberley Tang, Vikrama Baskaran, Mehdi Nemati
자료유형: 학술정보