기체 sparging에 의한 수소 발효의 효율 향상

• 영문명: Enhancement of Fermentative Hydrogen Production by Gas Sparging
• 발행기관: 유기성자원학회
• 저자명: 김동훈(Dong-Hoon Kim) 한선기(Sun-Kee Han) 김상현(Sang-Hyoun Kim) 배병욱(Byung-Uk Bae) 신항식(Hang-Sik Shin)
• 간행물 정보: 『유기물자원화』제12권 제1호, 49~57쪽, 전체 9쪽
• 주제분류: 공학 > 환경공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2004.03.30

국문 초록

기체 sparging이 수소 발효에 미치는 영향을 알아보기 위하여 기체의 종류(N2, CO2) 및 sparging 유량의 변화(100, 200, 300, 400 ml/min)를 달리하여 연속 실험을 수행하였다. Sparging을 한 모든 경우, 하지 않는 경우에 비하여 더 높은 수소 전환율이 관찰되었는데, 이는 sparging을 통한 수소 분압 감소가 수소발효에 좋은 영향을 끼쳤음을 말해준다. 특히, CO2로 sparging을 하는 경우가 N2에 비하여 더 좋은 결과를 보였으며, Clostridium sp.의 주요 부산물인 뷰틸산의 농도 및 조성비도 CO2 sparging의 경우 훨씬 높았다. CO2로 sparging 하는 경우, sparging 유량의 증가에 따라 수소 전환율이 상승하였지만, N2의 경우는유량 변동과는 무관하였다. 최적의 조건은 CO2, 300 ml/min로 sparging 하는 경우였고, 이 때, 1.65 mol H2/mol hexoseconsumed의 높은 수소 전환율과 6.77 L H2/g VSS/day 의 높은 수소 발생율을 보였다. 전체적으로 CO2로 sparging을 하는 경우가 N2에 비하여 더 좋은 결과를 보였는데, 이는 CO2로 sparging을 하는 경우, 수소 분압 감소에 따른 수소 발효 효율 향상 이외에 높은 CO2분압이 수소 발효에 우호적인영향을 끼쳤을 것으로 사료된다. 높은 CO2 분압의 환경이 수소 생성균과 경쟁 관계에 있는 lactic acid bacteria나 acetogen과 같은 미생물에게 저해 작용을 주어 높은 수소 생산이 가능하였다고 판단된다.

영문 초록

The effect of gas sparging on continuous fermentative H2 production was investigated using external gases (N2, CO2) with various flow rates (100, 200, 300, 400 ml/min). Gas sparging showed a higher H2 yield than no sparging, indicating that the decrease of H2 partial pressure by gas sparging had a good effect on H2 fermentation. Especially, CO2 sparging was more effective in the reactor performance than N2 sparging. The composition of butyrate, the main metabolic product of H2 fermentation by Clostridium sp., was much higher in CO2 sparging. H2 production increased with increasing flow rate only in CO2 sparging. The best performance was obtained by CO2 sparging at 300 ml/min, resulting in the highest H2 yield of 1.65 mol H2/mol hexoseconsumed and the maximum H2 production of 6.77 L H2/g VSS/day. Compared to N2 sparging, there could be another beneficial effect in CO2 sparging apart from lowering down the H2 partial pressure. High partial pressure of CO2 had little effect on H2 producing bacteria but inhibitory effect on other microorganisms like lactic acid bacteria and acetogens which were competitive with H2 producing bacteria

목차

1. 서론

2. 재료 및 방법

3. 결과 및 고찰

4. 결론

키워드

sparging 수소 이산화탄소 질소 분압 Sparging hydrogen carbon dioxide nitrogen partial pressure