KR100265034B1 - A highly co2 tolerant chlorella sp. kr-1 and co2 fixation technology using chlorella sp. kr-1 - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이산화탄소 내성 신균주와 이러한 신균주를 이용한 이산화탄소의 고정화방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고농도 이산화탄소에 대한 내성이 우수한 신균주 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP)와, 이러한 신균주를 이용하여 고농도의 이산화탄소를 안정적으로 고정화하는 방법, 그리고 이러한 신균주를 동물사료로 사용하는 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon dioxide resistant new strain and a method for immobilizing carbon dioxide using such a new strain, and more particularly, the new strain Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) having excellent resistance to high concentration carbon dioxide, and It relates to a method of stably immobilizing a high concentration of carbon dioxide using the new strain, and the use of the new strain as an animal feed.
이산화탄소(CO2)는 지구환경에 큰 영향을 주는 소위 '온실기체'이다. 최근 세계 곳곳에서 발생하고 있는 기상이변을 비롯하여 여러 지구환경에 미치는 악영향은 이러한 온실기체에 의한 지구온난화 진행에 의한 것으로 분석되고 있다.Carbon dioxide (CO 2 ) is a so-called 'greenhouse gas' that has a great impact on the global environment. Recently, the adverse effects on the global environment, including extreme weather events occurring in various parts of the world, have been analyzed by the global warming progress caused by such greenhouse gases.
현재 대기중의 이산화탄소의 농도는 약 353 ppm이며, 지구환경보존을 위해 대기중의 이산화탄소 농도 증가는 더 이상 방관할 수 없는 문제에 도달하였다. 이에 이산화탄소의 발생량을 규제하려는 움직임과 함께 대기로 배출되는 이산화탄소를 제거 또는 회수하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.At present, the concentration of carbon dioxide in the atmosphere is about 353 ppm, and the increase of the concentration of carbon dioxide in the atmosphere has reached a problem that can no longer be observed. Accordingly, with the movement to regulate the amount of carbon dioxide generated, research is being actively conducted to remove or recover carbon dioxide emitted to the atmosphere.
이산화탄소를 회수하여 재활용하기 위한 최근에 보고된 자료에서는 이산화탄소를 화학적·생물학적·광학적·전기화학적인 여러 방법으로 전환하여 유용 화학물질을 합성하는 방법이 보고되어 있다. 상기 여러 전환방법에 있어서도 특히, 미생물에 의한 생물학적인 방법에 의하는 경우 제2의 환경오염물질의 발생을 최대한 억제할 수 있는 장점이 있다.Recently reported data for the recovery and recycling of carbon dioxide report on the conversion of carbon dioxide into chemical, biological, optical and electrochemical methods to synthesize useful chemicals. In the above various conversion methods, in particular, the biological method by the microorganism has the advantage of suppressing the generation of the second environmental pollutant to the maximum.
지상의 모든 식물은 태양 빛을 에너지원으로하고 물과 이산화탄소로부터 유기물을 합성하는 이른바 '광합성(photosynthesis)' 작용을 한다. 유럽의 주요 선진국들은 광합성을 이용한 산림 녹화에 의해 이산화탄소를 효율적으로 회수하고 있고, 또한 생산된 임산자원을 다양한 용도로 활용하고 있다.All plants on earth act as so-called photosynthesis, which uses sunlight as their energy source and synthesizes organic matter from water and carbon dioxide. Major developed countries in Europe are recovering carbon dioxide efficiently by forest greening using photosynthesis, and utilizing the forest resources produced for various purposes.
최근에는 나무 등의 고등 식물을 경작하는 경우에 비교하여 수중에 서식하는 식물성 플랭크톤인 미세조류를 이용하면 단위 면적당 이산화탄소의 고정화(固定化) 속도를 수배에서 수십배까지 높일 수 있다는 연구결과가 발표됨에 따라 미세조류를 배양하여 이산화탄소를 녹말로 고정화하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.In recent years, research has shown that the use of microalgae, phytoplankton inhabiting water, can increase the fixation rate of carbon dioxide per unit area from several times to several tens of times compared to cultivating higher plants such as trees. Research is being actively conducted to immobilize carbon dioxide into starch by culturing microalgae.
그러나, 미세조류 배양 공정을 이용하여 산업체 배출가스로부터 이산화탄소를 직접 고정하는 공정을 실용화하기 위해서는 다음과 같은 몇가지 문제점이 우선적으로 해결되어야 한다.However, in order to use the process of directly fixing carbon dioxide from the industrial exhaust gas using a microalgae culture process, some of the following problems must be solved first.
산업체에서 배출되는 가스는 사용 연료에 따라 배출 가스중에 함유된 이산화탄소와 기타 성분의 함량이 달라진다. 예컨대, LNG 연료 연소가스의 경우는 10% 정도의 최저 CO2농도를 가지고, 유연탄을 연료로 사용하는 시멘트 가공업체에서 배출되는 연소가스의 경우는 약 20%의 CO2농도를 가지고, 유연탄 화력 발전소의 연소 배기가스의 경우는 약 15%의 CO2농도를 가지는 것으로 밝혀져 있다.Gases emitted by industry vary in the amount of carbon dioxide and other components contained in the exhaust gases, depending on the fuel used. For example, in the case of LNG fuel combustion gas has the lowest CO 2 concentration of about 10%, in the case of the combustion gas discharged from the cement processors that use coal as a fuel has a CO 2 concentration of 20%, coal-fired power plants It has been found that the combustion exhaust gas of has a CO 2 concentration of about 15%.
또한 연료로 가장 많이 사용하는 유연탄 및 중유의 연소 배기가스는 미세조류의 생육 활성을 저해하는 특성성분 예를들면 황산화물(SOx), 질산화물(NOx) 등이 포함되어 있어 미세조류를 배양하여 산업체 배출가스로부터 직접 CO2를 고정화(固定化) 하기는 용이하지 않다. 특히 SOx는 미세조류에 대해 치명적인 독성을 가지고 있어, SOx의 농도가 약 50 ppm이면 거의 모든 미세조류종은 사멸하는 것으로 보고되어 있다.In addition, the combustion exhaust gas of bituminous coal and heavy oil, which are used most as fuels, contains constituents that inhibit the growth activity of microalgae, such as sulfur oxides (SOx) and nitrates (NOx). It is not easy to fix CO 2 directly from a gas. In particular, SOx has a lethal toxicity to microalgae, and it is reported that almost all microalgae die when the concentration of SOx is about 50 ppm.
따라서 미세조류를 이용한 이산화탄소의 고정화 공정에서는 산업체 배출가스로부터 이산화탄소만을 선별 분리하는 공정이 추가되어야 한다. 연소가스로부터 이산화탄소를 선별 분리하는 방법으로는 용매흡수·흡착 또는 막분리 등의 물리화학적인 방법을 적용하고 있고, 일부는 이미 상용화되어 현장에서 활용되고 있다. 연소가스로부터 선별 분리된 이산화탄소는 그 농도가 최대 100%의 값을 가지도록 하고 있으나, 실제 이산화탄소 고정화를 위한 미세조류 배양기에 공급할때는 미세조류가 고정화 활성을 최대로 유지할 수 있는 이산화탄소농도로 희석하여 공급하여야만 한다.Therefore, in the immobilization process of carbon dioxide using microalgae, a process of selectively separating carbon dioxide from industrial exhaust gas should be added. As a method of selectively separating carbon dioxide from combustion gas, physicochemical methods such as solvent absorption, adsorption or membrane separation are applied, and some have already been commercialized and used in the field. The concentration of carbon dioxide separated from the combustion gas is to have a value of up to 100%, but when supplied to the microalgal incubator for immobilization of carbon dioxide, the microalgae are diluted and supplied to a carbon dioxide concentration that can maintain the maximum immobilization activity. You must do it.
따라서 고농도 이산화탄소에 대해 우수한 내성을 갖는 미세조류 균주종을 분리한다면 미세조류 배양기에 공급되는 이산화탄소의 희석 배율을 낮출 수 있으므로 미세조류를 이용한 이산화탄소 고정화 공정의 경제성을 향상시킬 수 있을 것이다. 그러나, 현재 균주은행에 기탁된 대부분의 일반 미세조류 균주종은 이러한 이산화탄소 농도 범위에서 생육이 저해되므로 고농도 이산화탄소에서도 높은 속도로 생장할 수 있는 새로운 미세조류의 분리가 절실히 필요하다.Therefore, if the microalgal strain species having excellent resistance to high concentration of carbon dioxide can be separated, the dilution ratio of the carbon dioxide supplied to the microalgal incubator can be lowered, thereby improving the economics of the carbon dioxide immobilization process using the microalgae. However, most of the general microalgal strains currently deposited in the strain banks are inhibited in the growth of the carbon dioxide concentration range, so it is urgently needed to isolate new microalgae that can grow at high rates even at high concentrations of carbon dioxide.
이에 본 발명자들은 고농도 이산화탄소에 대해 내성을 갖는 미세조류 균주를 확보하기 위해 연구 노력하였다. 그 결과 10% ∼ 70%의 고농도 이산화탄소 공급시 높은 CO2고정화 활성을 갖는 미세조류 종을 자연 환경으로부터 분리하였고, 또한 CO2를 영양원으로 활용하여 생산된 미세조류가 탄수화물, 지질, 단백질 등이 풍부하여 동물사료로 유용함을 알게됨으로써 본 발명을 완성하였다.The present inventors have made efforts to secure microalgal strains resistant to high concentrations of carbon dioxide. As a result, microalgae species with high CO 2 immobilization activity were isolated from the natural environment when 10% to 70% of carbon dioxide was supplied, and microalgae produced by utilizing CO 2 as a nutrient source are rich in carbohydrates, lipids, and proteins. The present invention was completed by finding it useful as an animal feed.
따라서, 본 발명은 신규한 미세조류를 배양하여 산업체에서 배출되는 가스로부터 이산화탄소를 회수 고정화하여 환경오염 문제를 해결하고, 그 과정에서 생성된 미세조류를 동물사료로 활용하여 식량난을 동시에 해결하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is to solve the environmental pollution problem by cultivating a new microalgae to recover and fix the carbon dioxide from the gas discharged from the industry, and to solve the food shortage by utilizing the microalgae generated in the process as animal feed The purpose is to provide.
도 1은 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP)의 현미경 사진이고,1 is a micrograph of Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP),
도 2는 10% 이하의 낮은 CO2농도 범위에서 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP)의 생장곡선이고,2 is a growth curve of Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) in the low CO 2 concentration range of 10% or less,
도 3은 10∼70%의 높은 CO2농도 범위에서 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP)의 생장곡선이고,Figure 3 is the growth curve of Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) in the high CO 2 concentration range of 10-70%,
도 4는 pH 변화에 따른 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP)의 생장곡선 이고,4 is a growth curve of Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) according to pH change,
도 5는 온도변화에 따른 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP)의 생장곡 선이다.5 is a growth curve of Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) with temperature change.
본 발명은 이산화탄소에 대해 내성을 가지는 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP) 신균주에 관한 것이다.The present invention relates to Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) new strain that is resistant to carbon dioxide.
또한, 본 발명은 이산화탄소를 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP) 균주로 고정화(固定化)하는 방법을 포함한다.The present invention also includes a method of immobilizing carbon dioxide into Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) strain.
또한, 본 발명은 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP) 균주 또는 이를 배양시켜 얻은 배양물로 이루어진 동물사료를 포함한다.The present invention also includes animal feed consisting of Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) strain or a culture obtained by culturing the same.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 신균주는 10% ∼ 70%의 고농도 이산화탄소 조건하에서도 생육이 가능하므로 농축 이산화탄소의 희석 배율을 크게 낮추지 않고도 신균주에의 이산화탄소 고정화가 가능하다.As described above, the new strain according to the present invention can be grown under high concentration carbon dioxide conditions of 10% to 70%, so that carbon dioxide can be immobilized to the new strain without significantly reducing the dilution ratio of the concentrated carbon dioxide.
클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP) 균주에의 이산화탄소를 고정화하는 방법은 다음과 같다.The method of immobilizing carbon dioxide in Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) strain is as follows.
LNG 연료를 사용하는 산업체의 경우 배출 가스에는 독성 성분인 SOx가 없으므로 가스를 별도의 전처리 과정없이 미세조류 배양 반응기에 직접 통과시키면 클로렐라 속 KR-1은 CO2로부터 탄소를 영양원으로 흡수하고 산소를 내놓는다. 이 반응은 상온 및 상압 조건하에서 일어나고 광합성에 필요한 빛 에너지는 태양광을 이용하게 되므로 공정의 운전에 필요한 에너지는 배양액의 교반을 위한 것이 전부이므로 고온 및 고압에서 운전해야하고 값비싼 촉매 및 첨가물(예 : 수소)이 필요한 물리화학적인 CO2고정화 방법에 비해 에너지 소모량이 극히 적고 공정이 단순하다. 따라서 공정 장치의 건설에 필요한 투자비와 운전 비용이 대단히 낮아 상용화 가능성은 매우 높다.For the industry to use the LNG fuel exhaust gas, the toxic components of SO x is not a carbon gas from the separate is passed through directly to the micro-algae cultivation reactor without preprocessing into Chlorella KR-1 is CO 2 absorption as a nutrient and oxygen Put out. This reaction takes place at room temperature and atmospheric pressure and the light energy required for photosynthesis uses sunlight, so the energy required for the operation of the process is all that is required for the agitation of the broth, so it must be operated at high temperature and high pressure and expensive catalysts and additives (eg Compared to the physicochemical CO 2 immobilization method requiring hydrogen, the energy consumption is extremely low and the process is simple. Therefore, the investment cost and operation cost required for the construction of the process equipment are very low, and the possibility of commercialization is very high.
그리고, 황 성분이 포함된 일반 연료를 사용하는 산업체의 경우에는 SOx가 균주에 대해 독성을 가져 직접 공급이 곤란하지만 앞에서 기술하였듯이 배기 가스로부터 CO2를 분리하는 기술은 이미 상용화되어 있어 CO2를 순수 분리한 후 공기를 사용하여 적절한 농도로 희석하여 미세조류 배양액에 통과시키면 마찬가지로 고정화할 수 있다.Further, in the case of the industries that use regular fuel containing the sulfur component, the technique for separating the CO 2 from As exhaust gases for the SO x strains difficult toxic brought directly supplied but described earlier're already commercially available CO 2 After separation of pure water, it can be immobilized by diluting to an appropriate concentration using air and passing through the microalgal culture.
또한, CO2를 영양원으로 활용하여 배양시킨 신균주는 탄수화물, 지질, 단백질 등이 풍부하므로 신균주를 직접 동물사료 사용하거나, 또는 신균주에 소량의 아미노산 등을 배합하여 건조, 분쇄 공정을 거쳐 동물사료로 사용한다.In addition, new strains cultured using CO 2 as a nutrient source are rich in carbohydrates, lipids, proteins, etc., so that the new strains can be directly used for animal feed, or a small amount of amino acids can be mixed with the new strains, followed by drying and grinding. Use as feed.
이와 같은 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail based on the following examples, but the present invention is not limited thereto.
실시예 1 : 신균주의 분리 및 배양Example 1 Isolation and Culture of Mycobacteria
영월지역의 하천 및 토양에서 시료를 채취하였다. 채취 시료는 200 ㎖ 시험관에 다음 표 1에 나타낸 바와 같은 MBM 액체배지를 넣고 약 3주간 정치 배양하였다. CO2혼합 가스(CO210%, 공기90%)를 100 ㎖/min의 유량으로 공급하며 형광등을 광원으로하여 배양 시험관 표면에서 조도를 약 90 μmol/㎡-sec로 조절한 후 직접 배양하였다. 예비 배양한 시료 1 ㎖를 10 ㎖의 멸균 증류수가 포함된 30 ㎖ 시험관에 넣고 잘 혼합하여 미세조류 세포를 분산시켰다. 이로부터 마이크로 피펫을 사용하여 0.1 ㎖의 시료를 취한 후 멸균 증류수가 포함된 시험관에 넣고 혼합하였다. 이러한 조작을 5회 반복한 후 각각의 시험관에서 약 0.1 ㎖의 시료를 취하고, 이를 다음 표 2에 나타낸 바와 같은 조성의 Detmer 배지가 놓인 페트리디쉬(Petri dish)에 접종한 다음, 온도 25 ∼ 27℃ 및 조도 50 μmol/㎡-sec의 배양기에서 2 ∼ 3주간 정치배양하였다. 미세조류의 군락(Colony)이 나타나면 검경으로 확인하면서 백금이를 사용하여 100 ㎖의 MBM 배지가 들어있는 250 ㎖ 삼각 플라스크에 이식하여 본 배양을 시작하였다.Samples were taken from rivers and soils in Yeongwol region. The collected sample was placed in a 200 ml test tube, MBM liquid medium as shown in the following Table 1 and incubated for about 3 weeks. A CO 2 mixed gas (CO 2 10%, air 90%) was supplied at a flow rate of 100 ml / min, and the light was adjusted to about 90 μmol / m 2 -sec on the surface of the culture test tube using a fluorescent lamp as a light source, followed by direct incubation. 1 ml of the pre-cultured sample was placed in a 30 ml test tube containing 10 ml of sterile distilled water and mixed well to disperse the microalgal cells. From this, a 0.1 ml sample was taken using a micro pipette and then mixed into a test tube containing sterile distilled water. After repeating this operation five times, about 0.1 ml of sample was taken from each test tube, and this was inoculated in a Petri dish in which Detmer medium having a composition as shown in the following Table 2 was placed, followed by a temperature of 25 to 27 ° C. And stationary culture for 2-3 weeks in an incubator of roughness 50 μmol / m 2 -sec. When colonies of microalgae (Colony) appeared, the culture was started by transplanting into a 250 ml Erlenmeyer flask containing 100 ml of MBM medium using platinum teeth while checking with a microscope.
실시예 2 : 분리 균주의 균학적 특성Example 2 Mycological Characteristics of Isolated Strains
분리 미세조류의 배양 조건(공급 가스중 CO2농도, 온도, pH 등)에 따른 생육 특성을 조사하였다.Growth characteristics of the isolated microalgae were investigated according to the culture conditions (CO 2 concentration, temperature, pH, etc. in the feed gas).
내경 3 ㎝, 길이 60 ㎝인 시험관에 200 ㎖의 필수 영양분이 강화된 다음 표 3에 나타낸 바와 같은 M4N 배지를 넣고 분리된 균주를 접종한 후 형광등을 광원으로 100 μmol/㎡-sec의 빛을 쪼이면서 균주의 생육 실험을 수행하였다.200 ml of essential nutrients were strengthened in a test tube having an inner diameter of 3 cm and a length of 60 cm. Then, M4N medium as shown in Table 3 was added thereto, and the inoculated strains were inoculated. While the growth experiment of the strain was performed.
그리고 본 발명에서 분리된 미세조류균의 균학적 특성을 종합하여 기존에 알려진 클로렐라 속(Chlorella sp.) 균주와의 특성을 비교해보면 다음 표 4와 같다.And by comparing the characteristics with the known Chlorella sp. (Chlorella sp.) Strain by synthesizing the microbial bacteria of the isolated microalgae in the present invention is shown in Table 4.
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 신균주 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP)는 일반적인 클로렐라 속과는 다른 생리학적 특성을 가지고 있다. 이러한 본 발명의 신균주의 균학적 특성을 좀 더 명확히 설명하기 위하여 첨부된 도 1 내지 도 5에 의거하여 설명하면 다음과 같다.As shown in Table 4, the new strain Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) according to the present invention has different physiological characteristics from the general Chlorella genus. In order to more clearly explain the mycological characteristics of the myocyte strain of the present invention, it will be described with reference to FIGS. 1 to 5 as follows.
도 1의 현미경사진에서 보는 바와 같이, 본 발명에서 분리한 미세조류는 구형으로 그 크기가 약 3 ∼ 7 ㎛ 이다.As shown in the micrograph of Figure 1, the microalgae isolated in the present invention are spherical in size and are about 3 to 7 µm.
도 2는 10% 이하의 낮은 CO2농도 범위에서 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP)의 생장 속도를 나타낸 것이다. 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP)는 10% CO2를 1 vvm으로 공급시 가장 높은 생육속도를 나타냈다. 7일 배양시 초기 접종량의 약 30배 정도의 높은 농도로 증식되었으며, 단위 시간당 균체의 생산성 및 CO2제거 속도는 각각 0.81g 균체/1-day와 1.6g CO2/1-day 이었다.Figure 2 shows the growth rate of Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) in the low CO 2 concentration range below 10%. Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) showed the highest growth rate when fed 10% CO 2 at 1 vvm. At 7 days of incubation, the cells were grown at a high concentration of about 30 times the initial inoculation, and the productivity and CO 2 removal rate of the cells per unit time were 0.81g cells / 1-day and 1.6g CO 2 / 1-day, respectively.
도 3은 10 ∼ 70%의 높은 CO2농도 범위에서의 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP)의 생장속도를 나타낸 것이다. CO2농도가 10%, 30%, 50%, 70%로 높아짐에 따라 생육속도는 비례 감소하였으나 여전히 생육속도는 높았다. 특히 현재까지 보고된 모든 미세조류 균주가 70% CO2공급시 생육이 완전 중단되는 것으로 알려져 있으나, 본 발명에 의하여 분리된 균주는 70% CO2공급에서도 7일 배양시 초기 접종 균체량에 비해 약 6배 높아지는 것으로 밝혀져 고농도 CO2에 대한 내성이 특히 뛰어난 것으로 밝혀졌다.Figure 3 shows the growth rate of Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) in the high CO 2 concentration range of 10 to 70%. As CO 2 concentrations increased to 10%, 30%, 50%, and 70%, the growth rate decreased proportionally, but the growth rate was still high. In particular, all microalgae strains reported to date are known to completely stop growing when 70% CO 2 is supplied, but the strain isolated by the present invention is about 6 compared to the initial inoculum cell weight when cultured for 7 days even at 70% CO 2 supply. It has been found to be doubling, with particularly high resistance to high concentrations of CO 2 .
도 4는 pH 변화에 따른 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP)의 생장속도를 나타낸 것으로, 배양 배지의 pH에 따른 분리 균주의 생육 특성을 표시한 것이다. 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP)은 pH 4.0 ∼ 6.0 범위에서 높은 생육 속도를 보여 비교적 넓은 최적 pH범위를 나타냈다. 그러나 pH가 4 미만으로 떨어지면 사멸하는 특성을 보였다.Figure 4 shows the growth rate of Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) according to the pH change, it shows the growth characteristics of the isolated strain according to the pH of the culture medium. Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) showed a high growth rate in the range of pH 4.0 to 6.0, indicating a relatively wide optimum pH range. However, when the pH falls below 4, it showed death.
도 5는 온도변화에 따른 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP)의 생장속도를 나타낸 것으로, 배양온도에 따른 생육 특성을 나타낸 것이다. 온도가 25℃ ∼ 40℃ 범위에서는 생장속도가 비슷하였다. 일반 클로렐라 속 균주는 35℃ 이하에서 생장 속도가 높았으나, 클로렐라 속 KR-1은 40℃까지 높은 생장 속도를 유지하였다. 따라서 본 발명의 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP) 균주는 중온성 미생물로 판단된다.Figure 5 shows the growth rate of Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) according to the temperature change, it shows the growth characteristics according to the culture temperature. The growth rate was similar in the temperature range of 25 ℃ to 40 ℃. Normal chlorella strains had a high growth rate below 35 ℃, Chlorella genus KR-1 maintained a high growth rate up to 40 ℃. Therefore, Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) strain of the present invention is determined to be a mesophilic microorganism.
실시예 3 : 신균주의 동정 및 명명Example 3 Identification and Naming of Mycobacterium strains
이상에서와 살펴본 바와 같이 본 발명에서 분리한 미세조류균은 고농도의 CO2하에서의 내성을 나타내는 점을 제외하고는 형태 및 최적 온도, pH 등의 특성을 종합 고려할 때 클로렐라 속(Chlorella sp.)에 속하는 것으로 밝혀졌다.As described above, the microalgal bacteria isolated from the present invention belong to the genus Chlorella sp. When considering the characteristics such as form and optimum temperature and pH, except that they exhibit resistance under high concentration of CO 2 . It turned out.
이에, 본 발명에 따른 신균주를 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP)으로 명명하고, 1998년 1월 16일자로 한국과학기술원 부설 생명공학연구소내 유전공학센터에 기탁하여 KCTC 0426BP의 수탁 번호를 부여 받았다.Therefore, the new strain according to the present invention is named Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP), and deposited on January 16, 1998 at the Genetic Engineering Center in the Institute of Biotechnology, affiliated with the Korea Advanced Institute of Science and Technology, to KCTC 0426BP. You have been assigned a accession number.
실시예 4 : 이산화탄소의 고정화Example 4 Immobilization of Carbon Dioxide
태양광을 이용하여 수행한 옥외 CO2고정화 실험에서는 8ℓ 반응기(직경 10㎝) 운전시 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP)의 최대 균체 생산성은 약 0.81g 균체/l-day 이었으며, 배양 시작 7일 후 최대 균체 농도인 4.5g/ℓ에 도달하였다. 이러한 값은 동일한 조건에서 배양한 클로렐라 파이레노이도사(Chlorella pyrenoidosa)의 배양시 얻은 최대 균체 생산성인 0.33 g/l-day에 비해 약 2.5배 높은 값이며, 반응기의 직경을 줄여 광 활용효율을 높인다면 CO2고정화 속도를 약 10배 이상 높일수 있을 것으로 기대된다.In the outdoor CO 2 immobilization experiment using sunlight, the maximum cell productivity of Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) during 8L reactor (10cm diameter) operation was about 0.81g cell / l-day. After 7 days of incubation, the maximum cell concentration reached 4.5 g / L. This value is about 2.5 times higher than 0.33 g / l-day, the maximum cell productivity obtained when culturing Chlorella pyrenoidosa cultured under the same conditions. The CO 2 immobilization rate is expected to be increased by about 10 times.
실시예 5 : 동물사료의 제조Example 5 Preparation of Animal Feed
클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP) 균주만을 사료로 사용할 경우에는 건조, 분쇄과정을 거친 후 아미노산을 0.05 ∼ 0.3% 무게비로 첨가, 혼합하여 직접 사료로 사용하였다.When only Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) strain was used as feed, it was dried and pulverized, and amino acids were added at 0.05 to 0.3% by weight, mixed and used directly as feed.
또한, 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP)를 별도의 처리 없이 노천 건조하여 볼 밀(ball mill)로 분쇄한 후, 10 메쉬 통과 분을 기존 배합 사료와 1 : 9의 무게 비율로 섞어 사료로 사용하였다.In addition, Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) was subjected to open-air drying without additional treatment, pulverized into a ball mill, and then the amount passed through 10 mesh was mixed with the conventional blended feed at a weight ratio of 1: 9. The mixture was used as feed.
본 발명은 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP)를 이용하여 지구 온난화의 주범인 이산화탄소를 다량 배출하는 에너지 다소비 산업체(화력 발전소, 재철소등)의 연소 배기가스로부터 이산화탄소를 직접 고정화하며, 본 발명의 신균주는 이산화탄소에 대한 내성이 강하여 고농도 이산화탄소를 희석하지 않고 직접 미세균주 배양기에 주입하는 것이 가능하므로 운전 비용을 줄여 공정의 경제성을 크게 향상시키는 효과를 가진다.The present invention uses Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) to directly immobilize carbon dioxide from combustion exhaust gases of energy-consuming industries (fired power plants, ironworks, etc.) that emit a large amount of carbon dioxide, a major culprit of global warming. In addition, since the new strain of the present invention has a strong resistance to carbon dioxide and can be directly injected into the microbial strainer without diluting the high concentration of carbon dioxide, it has an effect of greatly improving the economics of the process by reducing the operating cost.
또한 이산화탄소 고정화과정에 이용된 클로렐라 속(Chlorella sp.) KR-1 (KCTC0426BP) 또는 이의 배양물을 동물사료로 사용하여 식량문제 해결에도 기여토록 하는 효과를 가진다.In addition, Chlorella sp. KR-1 (KCTC0426BP) or its culture used for carbon dioxide immobilization can be used as animal feed to contribute to the food problem.
Claims (4)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101320483B1 (en) | 2011-08-30 | 2013-10-22 | 한국에너지기술연구원 | Chlorella sp. N113 having excellent carbon dioxide fixation ability and uses thereof |
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