미생물에 의한 수소생산: Dark Anaerobic Fermentation and Photo-biological Process

서지정보

· 발행기관 : 한국생물공학회
· 수록지 정보 : KSBB Journal / 20권 / 6호 / 393 ~ 400페이지
· 저자명 : 김미선, 백진숙

초록

수소를 생산하는 미생물은 크게 광합성 세균 (photosynthetic bacteria), 혐기성세균 (non-photosynthetic anaerobic bacteria), 조류 (algae) 등으로 구분되고, 이들의 수소 생성 기작, 사용가능 기질 및 수소 발생량은 상당한 차이가 있다. 광합성세균은 Rhodospirillaceae, Chromatiaceae 및 Chlorobiaceae로 구분되며, 이는 각각 홍색비유황세균 (purple non-sulfur bacteria), 홍색유황세균 (purple sulfur bacteria), 녹색유황세균 (green sulfur bacteria)으로 통칭된다. 혐기성 세균은 절대 또는 통성혐기세균중 일부가 수소생산에 관여하며, 조류는 녹조류 (green algae)와 남조류 (blue-green algae, cyanobacteria)가 알려져있다.생물학적 수소생산 기술은 ① 녹조류 (green algae)가 광합성 메카니즘에 의해 수소를 생산하는 직접 물 분해 수소생산 (direct bio-photolysis) ② 광합성 작용에 의해 물을 분해하여 산소를 발생하고, 동시에 공기 중 이산화탄소를 고정하여 고분자 저장물질로 균체 내에 저장한 후 혐기 발효 또는 광합성 발효에 의해 수소를 발생하는 간접 물 분해 수소생산 (indirect bio-photolysis or two stage photolysis) ③ 빛이 존재하는 혐기상태 배양 조건에서 홍색 세균에 의한 광합성 발효 (photo-fermentation) 또는 ④ 광이 존재하지 않는 조건에서 혐기 미생물에 의해 수소와 유기산을 내는 혐기 발효 (dark anaerobic fermentation) ⑤ 균체 외 (in vitro) 수소 발생 ⑥ 일산화탄소 가스 전환 반응 (microbial gas shift reaction)에 의한 수소 생산 기술로 구분할 수 있다.물로부터 생물학적 기술에 의한 수소생산은 공기 중의 이산화탄소를 고정하고, 수소와 산소를 발생하는 원천기술로써 오래 전부터 미국, 유럽에서 태양에너지를 이용하는 광합성 미생물의 분리, 개선 및 반응기에 관한 연구가 축적되어 왔으며, 유기물 즉 바이오매스로부터 혐기 및 광합성 발효를 연속적으로 적용하는 기술은 비교적 최근에 일본을 비롯한 유기성 폐기물이 많은 국가에서 수소에너지 생산과 유기성 폐기물 처리라는 두 가지 목적에 부합하는 연구로써 활발히 진행되고 있다. 유기성 폐기물이나 폐수와 같은 수분함량이 높은 바이오매스는 대부분이 매립처리 되는 실정이지만 높은 수분 함량 때문에 매립 시 발생하는 침출수는 환경오염의 주범으로 가까운 장래에는 매립도 금지될 전망이다. 이와 같은 수소에너지 생산기술과 이용시스템 개발은 화석연료 사용을 최소화 할 수 있으며, 국내에서 다량 발생하는 유기성 폐기물을 이용한 에너지 생산으로 자원 강대국 입지에 설 수 있다. 미생물에 의한 수소생산 기술은 청정에너지 생산과 아울러, 동시에 산소 발생, 공기 중 이산화탄소 고정, 식품공장 폐수 및 음식쓰레기와 같은 유기성 폐기물 처리 등 환경에 이로운 방향으로 진행될 뿐만 아니라, 미생물 자체가 갖는 생물 산업성도 높아서 비타민류, 천연색소, 피부암 치료제등의 고부가가치 의약품 생산도 활성화할 수 있다.

참고자료

· 없음