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개발동향

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개발동향 상세정보 게시판
분류 [폐기물] 폐기물자원화
과제명 음식물류 폐기물 유래 바이오수소 생산 및 균주 개량기술 개발
연구기관 한국생산기술연구원
연구기간 2017.06.01. ~ 2018.12.31.
연구비 242,000 천원
핵심키워드 음식물류 폐자원, 바이오수소, 가용화전처리, 입상화, 유전자가위기술
요약

연구목적 및 필요성

 O 가용화 탄수화물 확보를 위한 음식물류 폐기물 전처리 기술 최적화

  - 음식물류 폐기물 가용화율 60% 이상

  - 가용화 탄수화물 농도 1.0% 이상

 O 수소 생산 우량균주 고정화 및 농화배양 최적화

  - 수소생산성 20 m3 H2/m3/day

 O 수소 생산 균주의 성능 향상을 위한 유전자 교란조건 발굴

  - 수소농도 2.5 mol H2/mol Hexose

 

연구 내용 및 범위

 O 음식물류 폐기물의 전처리 공정 최적화

  - 계절별 음식물류 폐기물 성상분석

 O 최적 가용화 기술 개발

 O 수소 생산 균주 입상화 기술 개발 및 연속 공정 적용

  - 수소 생산 균주 입상화 기술 개발

  - 연속 운전 적용성 평가

 O 수소 발효 농화배양 선택압 도출 및 최적화

  - 연속 운전 조건 별 수소 생산 및 유기산 생산 DB구축

  - 고부하 운전 선택압 도출 및 최적화

 O 수소 생산 균주의 성능 향상을 위한 대사공학 연구

  - 수소 생산 균주인 Clostridium acetobutylicum 의 유전체 조작을 가능하게 하는 CRISPR Cas9 유전체 편집기술 개발

  - 수소 생산 효율을 높이기 위한 유전자 조작

연구성과

연구결과

 O 계절별 음식물 쓰레기 성상을 분석하여 봄철 음식물 쓰레기가 가장 수소 발효에 적합함을 확인함

 O 전처리 및 당화 최적화 수행하여 조건 확립함

 O 단일/혼합 균주 수소 생산성 평가 결과 C. acetobutyricum이 가장 적합함을 확인하여 해당 균주를 대상으로 균주 개량 중

 O HRT의 감소에 따라 수소가스의 생산속도 증가함을 확인함. 또한 유기산 생산 결과에 따라 수소 생산 균주의 우점을 간접적으로 평가할 수 있었음. 3-1 E. coli 기반 CRISPR/Cas9 유전자 가위 시스템 구축하여 수소 생산 균주에 적용 중

 O zwf 과발현 플라스미드 구축함

 O 수소생산 속도(67 m3 H2 /m3/d) 및 수율(2.7 mol H2/mol Hexose) 달성하였고 현재 수소 생산 균주 개량을 통해 생산성 증대 실험 중

 

활용계획

 O 본 연구개발은 음식물류 폐자원으로부터 청정연료인 수소를 생산하기 위한 핵심공정인 전처리 공정 및 수소생산 최적화, 수소생산 균주 개발이며, 본 연구과제를 통해 바이오 수소 생산시스템을 구축하기 위한 기초연구를 제공

 O 본 연구과제는 유기성 폐기물로부터 바이오수소 생산성을 향상시키기 위한 요소기술 개발로써 본 연구개발과제를 통해 현재 2건의 정부수탁과제를 발굴함

  - 한국연구재단(과기정통부) 개인연구사업 전략과제(2017.11.01.~2021.10.31.)

  - 한국에너지기술평가원(산업통상자원부) 에너지국제공동연구사업(2018.11.01.~2021.10.31.)

 O 본 연구에 참여하는 해외협력기관인 UIUC와는 지속적으로 연구협력을 통해 수소생산 균주 개발뿐만 아니라 CRISPR/Cas9 유전자 편집기술의 확보를 위해 지속적으로 연구 협력을 통해 바이오 연료 및 바이오 화학 소재용 산업용 균주 생산을 위한 연구협력을 수행할 계획

 

주요성과

 O 보고서 1

 O SCI논문 3

첨부파일 음식물류폐기물유래바이오수소생산및균주개량기술개발.pdf
출처 국가과학기술정보센터
등록일 2020-04-08

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