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혼합배양 발효에서 알코올류 수율향상을 위한 메탄화의 선택적 억제

전문가 제언: ○ 우리나라는 1990년대 초 대체에너지 활용방안으로 도시쓰레기와 농산업 폐기물로부터 연료에탄올 생산에 관한 타당성을 검토한 바 있다. 국내 여건은 대체연료 알코올을 생산하기에 적합한 바이오매스가 없으며 소량으로 분산되어 배출되는 농산업 및 도시쓰레기는 에너지 밀도가 낮은 반면 막대한 수집 에너지가 소요되어 연료알코올 자원으로서 경제성이 없다.

○ 브라질은 세계에서 가장 큰 바이오에탄올 생산 국가로서 생산원료로는 사탕수수를 사용하고 있다. 사탕수수는 옥수수보다 바이오에탄올 생산에 있어 더 효율적인 농산물이다. EU의 바이오에탄올 평가는 배럴 당 미화 70달러이고 미국은 50~60달러이며 브라질은 더 낮아서 25~30달러로 경쟁력이 있다고 본다.

○ 2008년 Steinbusch 등은 혼합배양 기술을 사용하여 수소와 VFA 환원에 의한 산화생산물로부터 알코올을 생산하였다. 이러한 새로운 에탄올 생산 프로세스는 2단계 생물전환을 하도록 되어있으며 1단계에서는 고형 유기 폐기물질의 산성화 단계로서 아세테이트와 수소로 되고, 2단계에는 생산된 아세테이트와 수소가 에탄올로 전환된다.

○ 미생물적인 전환효율은 반응에 소요된 아세테이트와 에탄올로 전환된 수소의 양에 의해 산출된다. 전자 밸런스에 의해 산출되는 효율은 입자 슬러지로부터 유도되는 최소 생산물로 환산하게 되며 박테리아 셀의 붕괴가 발생하면 슬러지는 아세테이트, 수소 및 에탄올과 같은 생산물의 감소로 이어진다.

○ 이 글에서는 메탄 균이 pH 6 및 그 이하에서나 또는 균의 접종을 열 전 처리를 하였을 시 선택적으로 억제되었으며 폐기물에 의해 생산된 아세테이트로부터 에탄올이나 n-부틸에이트를 생산하는 동안 수소는 증가되었다. 에탄올은 모든 pH에서 아세테이트가 환원되는 동안 가장 우성적인 반응에 의해 n-부틸에이트로 전환되는 결과를 얻었다.

저자: K.J.J. Steinbusch, E. Arvaniti, H.V.M. Hamelers, C.J.N. Buisman
자료유형: 학술정보