KR100470060B1 - Culturing method of micro-algae with high contents of fatty acids by using steelmaking slag - Google Patents

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Abstract

제강슬래그를 이용한 고지방산 함유 미세조류를 배양하는 방법에 관한 것으로A method for culturing high fatty acid-containing microalgae using steelmaking slag

미세조류 배양 배지에, 제강슬래그 2.7-25g/L, 이산화탄소 1-10%V/V 및 16-24℃의 온수를 공급하고 광원(光源)하에서 배양하는 미세조류 배양방법이 제공된다. 이는 제강슬래그가 미세조류 배양에 미세조류의 영양으로 사용하여 인체에 유용한 고지방산 함유 미세조류를 배양할 수 있는 경제적이고 환경친화적인 미세조류 배양방법이다.The microalgal culture medium is provided with a microalgal culture method of supplying hot water at 2.7-25 g / L of steelmaking slag, 1-10% V / V of carbon dioxide, and 16-24 ° C., and culturing under a light source. This is an economical and environmentally friendly microalgae cultivation method in which steelmaking slag can be used as a nutrient for microalgae in microalgae culture to cultivate microalgae containing high fatty acids useful for human body.

Description

제강슬래그를 이용한 고지방산 미세조류 배양 방법{CULTURING METHOD OF MICRO-ALGAE WITH HIGH CONTENTS OF FATTY ACIDS BY USING STEELMAKING SLAG}CULTURING METHOD OF MICRO-ALGAE WITH HIGH CONTENTS OF FATTY ACIDS BY USING STEELMAKING SLAG}

본 발명은 미세조류 배양방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제강슬래그를 이용한 고지방산 함유 미세조류 배양방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for culturing microalgae, and more particularly, to a method for culturing microalgae containing high fatty acid using steelmaking slag.

미세조류는 담수 또는 해수에 서식하며 뿌리, 줄기, 잎이 없는 단세포형의 식물로서 엽록소를 가지고 광합성을 하며, 식물성 지방산, 단백질, 미네랄 및 각종 비타민이 함유되어 있어 인체에 유용하다. 일반적으로 미세조류를 배양하기 위해서, 성장시 광합성 작용을 원활하게 하여 증식에 도움을 주는 탄소원 및 미량원소를 포함하는 영양분을 별도로 공급한다. 또한, 미세조류의 체세포 성장 및 번식에 필요한 적절한 온도로 조절하기 위해 온수를 필요로 한다.Microalgae live in fresh or sea water and are single-celled plants without roots, stems and leaves. They are photosynthetic with chlorophyll and contain vegetable fatty acids, proteins, minerals and various vitamins, which are useful for humans. In general, in order to cultivate microalgae, nutrients including a carbon source and a trace element that facilitate the photosynthesis during growth to help proliferation are separately supplied. In addition, hot water is required to control the proper temperature required for somatic cell growth and reproduction of microalgae.

한편, 제철소에서 배출되는 제강슬래그는 제강 조업 과정중 선철을 전로에서 정련하여 불순물인 탄소, 인 및 유황 등을 제거하는 과정에서 발생하는 부산물로서 대부분 매립 폐기되고 있어, 제강슬래그를 재활용할 수 있는 방법이 요구된다. 현재 제강슬래그의 일부는 시멘트원료, 도료용 하층노반재, 토목용재료 및 항만공사용재료 등으로 사용되는 것으로 알려져 있으나, 아직까지도 많은 양의 제강슬래그가 재활용되지 못하고 폐기처분되고 있는 실정이다. 그리고, 이러한 제강슬래그에는 철, 규소 및 황 등 미세조류를 배양하기에 적절한 미량원소들을 포함하고 있으나, 아직까지 제강슬래그를 이용한 미세조류 배양방법은 개발되어 있지 않다.Meanwhile, steel slag discharged from steel mills is a by-product generated from the process of refining pig iron in converters to remove impurities such as carbon, phosphorus, and sulfur. Is required. Currently, some of the steelmaking slag is known to be used as cement raw material, lower layer subgrade material for paint, civil engineering materials and port work materials, but still a large amount of steelmaking slag is not recycled and disposed of. In addition, the steelmaking slag contains microelements suitable for culturing microalgae such as iron, silicon, and sulfur, but a method of culturing microalgae using steelmaking slag has not been developed.

이에 본 발명의 목적은 제강슬래그를 사용하여 유용한 지방산을 다량 함유하는 미세조류를 배양하는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for culturing microalgae containing a large amount of useful fatty acids using steelmaking slag.

도 1은 본 발명에 의한 미세조류 배양에 사용되는 전체적인 배양 시스템의 개략도이며1 is a schematic diagram of the overall culture system used for microalgal culture according to the present invention

도 2는 수온변화에 따른 미세조류의 세포수 변화를 나타낸 그래프이며,Figure 2 is a graph showing the change in the number of cells of microalgae according to the water temperature change,

도 3은 제강슬래그 첨가 유무에 따른 미세조류의 세포수 변화를 나타낸 그래프이며,Figure 3 is a graph showing the change in the number of cells of the algae with or without the addition of steelmaking slag,

도 4는 이산화탄소 주입량 변화에 따른 미세조류의 세포수 변화를 나타낸 그래프이며,Figure 4 is a graph showing the change in the number of cells of microalgae according to the change of carbon dioxide injection amount,

도 5는 본 발명에서 미세조류 배양시 제강슬래그를 첨가한 상태에서 이산화탄소를 주입한 경우의 pH 변화를 나타낸 그래프이며,Figure 5 is a graph showing the pH change when the carbon dioxide is injected in the state of the addition of steelmaking slag in microalgae culture in the present invention,

도 6은 본 발명에서 미세조류 배양시 제강슬래그, 배가스, 온배수를 주입한 경우의 미세조류 세포 밀도 변화를 도시한 것이다.Figure 6 shows the microalgal cell density change when the injection of steelmaking slag, flue gas, warm drainage during microalgal culture in the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1… 배양 수조 2… 온수 유입부One… Culture tank 2... Hot water inlet

3… 온수 유출부 4… 제강슬래그3... Hot water outlet 4. Steel slag

5… 이산화탄소 주입부 6… 이산화탄소 기포5... Carbon dioxide injection unit 6. CO2 Bubble

7… 태양광7... sunlight

본 발명에 의하면,According to the invention,

미세조류 배양 배지에, 제강슬래그 2.7-25g/L, 이산화탄소 1-10%V/V 및 16-24℃의 온수를 공급하고 광원(光源)하에서 배양하는 미세조류 배양방법이 제공된다.The microalgal culture medium is provided with a microalgal culture method of supplying hot water at 2.7-25 g / L of steelmaking slag, 1-10% V / V of carbon dioxide, and 16-24 ° C., and culturing under a light source.

이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 미세조류를 배양함에 있어서, 미세조류의 성장 및 번식에 필요한 조건을 최적화함으로써 미세조류의 배양속도 및 미세조류내의 유용 지방산 함량을 극대화한다. 또한, 미세조류의 배양에 제강슬래그, 이산화탄소 배가스, 발전소에서 배출되는 온배수를 이용함으로써 폐자원을 재활용한다.In the present invention, in culturing the microalgae, the conditions necessary for the growth and propagation of the microalgae are maximized to maximize the growth rate of the microalgae and the useful fatty acid content in the microalgae. In addition, waste resources are recycled by using steelmaking slag, carbon dioxide flue gas, and warm wastewater discharged from power plants for the cultivation of microalgae.

도 1은 본 발명에 의한 미세조류의 배양에 사용되는 전체적인 배양 시스템을 나타내는 도면이다. 도 1에서와 같이 미세조류를 배양하기 위해 제강슬래그, 온수 및 이산화탄소가 최적량으로 미세조류 배양 시스템에 유입된다.1 is a view showing the overall culture system used for the culture of microalgae according to the present invention. As shown in FIG. 1, steelmaking slag, hot water, and carbon dioxide are introduced into the microalgae culture system in an optimal amount to incubate the microalgae.

제강슬래그는 미세조류 배양 배지에 포함된다. 제강슬래그는 제강 조업 과정에서 발생하는 부산물로서 여러 가지 미량원소들이 다량 함유되어 있어 미세조류배양시 미세조류에 대한 영양분으로 공급된다. 즉, 제강슬래그를 배지에 첨가하면 Fe, CaO, SiO2, Al2O3, MgO, P2O5, S 및 TiO2등 여러 가지 미량원소들이 용출되어 배지에 용해되고 이러한 미량원소들은 미세조류의 체내에 섭취되어 미세조류의 성장과 증식 및 미세조류의 광합성을 촉진한다. 또한, 제강슬래그는 배양수내에 이산화탄소 함유량이 많아지는 경우에 발생하는 pH 감소를 방지하는 역할을 하여 미세조류가 증식하는데 적절한 pH를 유지시켜준다. 미세조류 배양에 적절한 pH는 7-9이다.Steelmaking slag is included in the microalgal culture medium. Steelmaking slag is a by-product of the steelmaking operation and contains a large amount of various trace elements, so it is supplied as a nutrient for microalgae in microalgae culture. That is, when steelmaking slag is added to the medium, various trace elements such as Fe, CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, P 2 O 5 , S and TiO 2 are eluted and dissolved in the medium. It is ingested in the body to promote the growth and proliferation of microalgae and photosynthesis of microalgae. In addition, the steelmaking slag serves to prevent the pH decrease that occurs when the carbon dioxide content in the culture water increases, thereby maintaining a proper pH for the growth of microalgae. Suitable pH for microalgal culture is 7-9.

따라서 제강슬래그는 미세조류 배양에 적절한 영양공급원으로 작용할 수 있을 뿐만 아니라, 폐기물을 재활용하는 측면에서 경제적이며 환경친화적인 잇점을 갖는다.Therefore, steelmaking slag can not only act as a suitable nutrient source for microalgae cultivation, but also has an economical and environmentally friendly advantage in terms of recycling waste.

제강슬래그는 미세조류 배양 배지에 배양수 부피를 기준으로 2.7-25g/L로 공급된다. 제강슬래그가 2.7g/L미만으로 첨가되는 경우, 배지에 이산화탄소 주입에 따른 pH의 감소를 방지하지 못해 배양효율이 저하되며 25g/L이상으로 첨가되는 경우, 배양수의 pH가 9이상으로 상승하여 역시 배양효율이 저하된다.Steelmaking slag is supplied to the microalgal culture medium at 2.7-25 g / L based on the culture water volume. When steelmaking slag is added at less than 2.7g / L, the culture efficiency is lowered because it does not prevent the decrease of pH due to carbon dioxide injection into the medium.When it is added at 25g / L or more, the pH of the culture water rises to 9 or more. In addition, the culture efficiency is lowered.

이산화탄소는 미세조류의 광합성이 원활히 이루어지도록 하는 작용을 한다. 미세조류는 단세포 형태의 일종의 식물로서 광합성에 필요한 탄소원인 이산화탄소를 필요로 한다. 일반적으로 물속에는 어느 정도의 이산화탄소가 존재하지만 미세조류의 광합성작용을 보다 촉진시키기위해서 별도의 이산화탄소를 공급한다. 미세조류 배양배지에 이산화탄소는 공기중 이산화탄소 함량에 1-10%V/V인 공기로서 공급된다. 이산화탄소 함유량이 1V%미만으로 낮아지는 경우, 미세조류가 원활한 광합성을 하지 못하여 증식이 잘 이루어지지 않는다. 또한 너무 많은 량의 이산화탄소가 공급되면 배양수내 이산화탄소 포화도가 너무 커져 산소농도가 낮아지므로 배양효율이 저하되므로 바람직하지 못하다. 이산화탄소는 어떠한 형태의 이산화탄소가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 이산화탄소는 화석연료후 발생하는 배가스내의 이산화탄소와 같은 배기가스내에 포함된 이산화탄소일 수 있다.Carbon dioxide works to facilitate the photosynthesis of microalgae. Microalgae is a single cell type of plant that needs carbon dioxide, a carbon source necessary for photosynthesis. Generally, some amount of carbon dioxide is present in water, but a separate carbon dioxide is supplied to further promote photosynthesis of microalgae. Carbon dioxide is supplied to the microalgal culture medium as air having 1-10% V / V of the carbon dioxide content in the air. When the carbon dioxide content is lowered to less than 1V%, the microalgae do not grow well because of poor photosynthesis. In addition, if a large amount of carbon dioxide is supplied, the carbon dioxide saturation in the culture water is too large and the oxygen concentration is low, so the culture efficiency is lowered, which is not preferable. Carbon dioxide may be used in any form of carbon dioxide. For example, the carbon dioxide may be carbon dioxide contained in exhaust gas such as carbon dioxide in exhaust gas generated after fossil fuel.

또한, 미세조류가 성장, 증식되도록 온수가 공급되어야 한다. 미세조류는 일반적으로 20℃내외에서 잘 증식하는 특성이 있어 배지의 온도를 적절히 조절할 필요가 있다. 배지에 공급되는 온수는 어떠한 방식으로도 일정한 유속으로 유입 및 유출될 수 있다. 예를 들어, 온수는 유속이 조절될 수 있는 관을 통해 배지로 공급하거나 배출될 수 있다. 배지온도는 미세조류가 잘 번식할 수 있는 16-24℃로 조절하는 것이 바람직하다. 배지에 유입되는 온수는 미세조류에 해롭지 않는한, 온폐수 및 온배수도 가능하다. 예를 들어, 상기 온수는 발전소로부터 배출되는 온배수를 재활용하여 배지에 공급할 수 있다.In addition, hot water must be supplied so that the algae grow and grow. Microalgae generally have a property of proliferating well at around 20 ° C., so it is necessary to appropriately control the temperature of the medium. Hot water supplied to the medium may be introduced and discharged at a constant flow rate in any way. For example, hot water can be supplied to or discharged from the medium through a tube whose flow rate can be adjusted. The medium temperature is preferably adjusted to 16-24 ℃ to allow the microalgae to breed well. The hot water introduced into the medium may be warm wastewater and warm water drainage, as long as it is not harmful to the microalgae. For example, the hot water may be supplied to the medium by recycling the hot water discharged from the power plant.

마지막으로, 상기한 바와 같이 제강슬래그 및 이산화탄소를 포함하며 온수가 일정한 유속으로 유입 및 유출되도록 조절되는 상기 배지를 적절한 광원(光源)하에 방치하여 미세조류를 배양한다. 상기 배지를 적절한 광원하에 방치하면, 배지에 포함된 미세조류는 보다 효과적으로 광합성작용하며 배양 증식되며 여러 가지 지방산을 체세포내에 합성하게 된다. 배지를 광원하에 방치시키는 단계는 예를 들어, 온수가 일정한 유속으로 배지에 유입 및 유출되도록 조절되는 단계와 동시에 이루어질 수 있는 것과 같이, 본 발명의 어느 단계에서도 이루어질 수 있다. 또한 본 발명에 적절한 광원은 형광등 및 백열등과 같은 인조광 및 태양광과 같은 자연광을 포함한다.Lastly, the microalgae are cultured by leaving the medium containing steelmaking slag and carbon dioxide as described above and controlled so that hot water is introduced and discharged at a constant flow rate under an appropriate light source. When the medium is left under an appropriate light source, the microalgae contained in the medium more effectively photosynthesize, grow and culture, and synthesize various fatty acids in somatic cells. The step of leaving the medium under a light source may be performed at any stage of the invention, such as, for example, at the same time as the hot water is adjusted to enter and exit the medium at a constant flow rate. Light sources suitable for the present invention also include artificial light such as fluorescent and incandescent and natural light such as sunlight.

본 발명의 일 예로서, 도 1에 나타낸 바와 같이 태양광원7하에서 배양수조1내에 배양수로서 발전소 온배수를 일정한 유속으로 유입2, 및 유출3되게 하는 연속 흐름식의 배양 수조 시스템을 사용하여 미세조류를 배양한다. 배양 수조1하부에는 5-10 mm 크기의 제강슬래그4를 살포하여 가라앉게 하고, 이산화탄소 배가스를 주입5하여 수조내 배양수에서 이산화탄소 기포6가 발생되도록 한다. 배양 수조1와 온배수 유출부3에서는 배양되는 미세조류의 유실을 막기 위하여 망목 1 ㎛ 크기의 망을 설치한다. 또한, 이산화탄소 주입시 대기중 공기와 혼합하여 저농도로 일정한 이산화탄소 농도를 유지할 수 있도록 유속계를 사용하여 주입되는 이산화탄소와 공기의 혼합비를 조절할 수 있도록 한다.As an example of the present invention, as shown in Figure 1, microalgae using a continuous flow culture tank system that allows the power plant on-water drainage inflow 2 , and outlet 3 as a culture water in the culture tank 1 under a solar source 7 Incubate. Culture tank 1 the lower part sinks to spray the slag 4 of size 5-10 mm, and injecting the carbon dioxide off-gas 5 to be such that the carbon dioxide bubbles generated in the water tank 6 can be in culture. In the culture tank 1 and the warm drainage outlet 3 , a 1 μm mesh net is installed to prevent the microalgae from being cultured. In addition, it is possible to control the mixing ratio of the injected carbon dioxide and air using a flow meter to maintain a constant carbon dioxide concentration at a low concentration by mixing with air in the air during carbon dioxide injection.

그리고, 본 발명에 적절한 미세조류는 이에 한정하는 것은 아니지만, 클로렐라 엘립소이데아(Chlorella ellipsoidea)와 같은 클로렐라, 파에오닥틸럼 트리코너텀(Phaeodactylum triconutum), 스피룰리나 플래테니스(Spirulina platensis), 카에토세로스 칼시트란스(Chaetoceros calcitrans) 및 이소키시스 갈바나(Isochysis galbana) 등을 포함하며, 특히 클로렐라를 효과적으로 증식, 배양할 수 있다.Microalgae suitable for the present invention include, but are not limited to, Chlorella, such as Chlorella ellipsoidea , Phaeodactylum triconutum , Spirulina platensis , and Kaetocerose . Calcicelan ( Chaetoceros calcitrans ) and Isochysis galbana ( Isochysis galbana ) and the like, in particular, chlorella can be effectively grown and cultured.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples.

실시예Example

본 발명의 실시예에서는 미세조류의 배양 능력 증대 및 고부가가치화를 위해 해양성 미세조류 클로렐라 엘립소이데아(Chlorella ellipsoidea)를 대상으로 효과 시험을 실시하였다.In an embodiment of the present invention, the effect test was conducted on the marine microalgae Chlorella ellipsoidea in order to increase the cultivation capacity and high value of the microalgae .

실시예 1: 수온변화가 미세조류의 성장에 미치는 영향Example 1 Effect of Water Temperature Change on the Growth of Microalgae

본 실시예는 수온변화가 클로렐라의 성장에 미치는 영향을 확인하는 예비실험으로 별도의 제강슬래그 및 이산화탄소는 공급하지 않고, 단지 공급되는 물의 온도만을 변화시켜 수온이 미세조류의 성장에 미치는 영향을 실증하는 것이다. 배양용기로 사용된 250 ml 삼각 플라스크에 배양수(1㎛필터에 여과시킨 일반해수) 150㎖, 조도는 형광등을 이용하여 4,000룩스로 하였으며, 수온은 16℃, 20℃, 24℃, 28℃ 및 32℃로 각각 달리하여 7일간 배양하였다. 그 결과를 도 2에 나타내었다.This example is a preliminary experiment confirming the effect of the water temperature change on the growth of chlorella, and does not supply additional steelmaking slag and carbon dioxide, but only changes the temperature of the supplied water to demonstrate the effect of water temperature on the growth of microalgae. will be. In a 250 ml Erlenmeyer flask used as a culture vessel, 150 ml of culture water (general seawater filtered through a 1 μm filter) was used, and the illuminance was 4,000 lux using a fluorescent lamp. The water temperature was 16 ° C., 20 ° C., 24 ° C., 28 ° C., and Each was incubated at 32 ° C. for 7 days. The results are shown in FIG.

도 2에 나타낸 바와 같이, 배양 온도 20℃에서 배양 7일째에서 세포수가 6.5×106 cell/ml로 가장 높게 나타났고, 28℃ 및 32℃에서는 배양 1일째부터 세포수가 0.9×106 cell/ml, 0.2×106 cell/ml로 낮아지는 경향을 보였다. 따라서, 클로렐라의 최적 성장 수온은 20℃ 전후로 판단하였다. 이러한 클로렐라의 최적 성장 수온은 발전소 온배수의 배출 수온과 거의 유사한 양상이며, 따라서 대량 배양에 온배수를 직접 활용할 수 있음을 의미한다.As shown in FIG. 2, the highest cell number was 6.5 × 10 6 cells / ml at 7 days of culture at 20 ° C., and 0.9 × 10 6 cells / ml, 0.2 at day 1 of culture at 28 ° C. and 32 ° C. It tends to be lowered to × 10 6 cells / ml. Therefore, the optimum growth water temperature of chlorella was determined to be around 20 ° C. The optimum growth water temperature of chlorella is almost similar to the discharge water temperature of the power plant wastewater, which means that the wastewater can be directly used for mass cultivation.

실시예 2 - 제강슬래그 첨가 유무에 따른 미세조류의 배양Example 2-Cultivation of microalgae with or without steelmaking slag

본 실시예는 제강슬래그 첨가유무가 클로렐라의 배양에 미치는 영향을 확인하기 위한 예비실험으로, 별도의 이산화탄소를 공급하지 않고 제강슬래그를 첨가하여 그리고 첨가하지 않고 미세조류를 배양하였다. 배양 수조로는 20ℓ원통형 아크릴 수조(배양수 15ℓ)를 사용하였다. 조도는 형광등을 이용하여 3,000 lux로, 배양온도는 21±1℃로 하여 제강슬래그 500g을 첨가하여 미세조류를 6일간 배양하였다. 그리고, 다른 한 수조에는 제강슬래그를 첨가하지 않은 것을 제외하고 상기와 같은 조건으로 미세조류를 배양하였다.This example is a preliminary experiment to confirm the effect of the addition of steelmaking slag to the culture of chlorella, and cultured the microalgae with and without addition of steelmaking slag without supplying additional carbon dioxide. As a culture tank, a 20 L cylindrical acrylic bath (15 L culture water) was used. The illuminance was 3,000 lux using a fluorescent lamp and the culture temperature was 21 ± 1 ° C., and 500 g of steelmaking slag was added to incubate the microalgae for 6 days. In another tank, microalgae were cultured under the same conditions as above except that no steelmaking slag was added.

도 3에 나타낸 바와 같이, 제강슬래그를 첨가한 배양 수조내의 세포 밀도가 제강슬래그를 첨가하지 않은 대조구의 세포 밀도 3.5×106cell/ml 보다 높은 5.4×106cell/ml로 나타났다. 이는 슬래그에서 용출되는 여러가지 무기 이온 특히 Fe, Si 원소가 미세조류의 광합성 및 세포 성장을 촉진시켰기 때문인 것으로 여겨지며, 또한 적은 양의 제강슬래그 공급만으로도 배양 효율을 2배 가까이 증대시킬 수 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 3, the cell density in the culture bath to which the steelmaking slag was added was found to be 5.4 × 10 6 cell / ml, which is higher than the cell density of 3.5 × 10 6 cell / ml of the control without the steelmaking slag. This is believed to be due to the fact that various inorganic ions eluted from slag, especially Fe and Si, promoted photosynthesis and cell growth of microalgae, and it can be seen that the cultivation efficiency can be nearly doubled by supplying a small amount of steelmaking slag. .

실시예 3 - 이산화탄소의 공급유무에 따른 미세조류의 배양Example 3-Cultivation of microalgae with or without carbon dioxide

본 실시예는 이산화탄소 공급에 따른 클로렐라의 배양 정도를 시험하기 위한 예비실험으로, 별도의 제강슬래그는 첨가하지 않고 이산화탄소의 공급양을 달리하여 미세조류를 배양하였다. 배양수조는 20ℓ원통형 아크릴 수조(배양수 15ℓ)로,조도는 형광등을 이용하여 3,000 lux로, 배양온도는 21±1℃로 하여 공기 3ℓ/min기준으로 이산화탄소를 각각 0, 1, 2, 3, 5, 10 %(V/V)로 혼합 공급하여 6일간 배양하였다. 그리고, 다른 한 수조에는 규준예로서 별도로 이산화탄소를 공급하지 않은 것을 제외하고 상기와 같은 조건으로 배양하였다.This example is a preliminary experiment for testing the degree of culturing chlorella according to the supply of carbon dioxide, microalgae were incubated by varying the amount of carbon dioxide without adding a steelmaking slag. The culture tank is a 20 liter cylindrical acrylic tank (15 liter culture), the illuminance is 3,000 lux using fluorescent lamps, and the incubation temperature is 21 ± 1 ℃, and the carbon dioxide is 0, 1, 2, 3, 5, 10% (V / V) of the mixed feed was incubated for 6 days. In addition, another tank was cultured under the same conditions as described above except that carbon dioxide was not separately supplied as a standard example.

도 4에 나타낸 바와 같이, 이산화탄소의 공급이 없었던 규준예에 비해 이산화탄소를 주입한 시험구에서 세포 밀도가 훨씬 증가하였음을 알 수 있다. 이산화탄소를 본 발명에서 한정하는 양으로 첨가하여 5일간 배양한 경우, 최대의 세포수를 나타내었으며, 대조구는 세포 밀도가 3.5×106cell/ml로 저조하였다.As shown in Figure 4, it can be seen that the cell density was much increased in the test zone injected with carbon dioxide compared to the standard example without the supply of carbon dioxide. When carbon dioxide was added in an amount limited in the present invention and cultured for 5 days, the maximum cell number was shown, and the control group had a low cell density of 3.5 × 10 6 cells / ml.

실시예 4 - 제강슬래그가 pH에 미치는 영향 조사Example 4 Investigation of the Effect of Steelmaking Slag on pH

또한, 상기 실시예 3에서 배지의 pH를 측정하였다. 이산화탄소 농도를 1, 2 %(V/V)로 계속 주입시 배양 5일째에, 배지의 pH는 각각 7.2 및 7.1로 다소 감소하였으며, 배양 6일째에는 각각 pH 6.7 및 6.6으로 감소하였고 세포수도 현저히 감소하였다. 이것은 이산화탄소의 계속적인 공급으로 인해 배양수의 pH가 미세조류 배양에 적정 pH이하로 떨어짐에 기인한 것으로 여겨진다.In addition, the pH of the medium was measured in Example 3. At 5 days of culture, the pH of the medium decreased slightly to 7.2 and 7.1, respectively, and at 6 days of culture, the pH decreased to pH 6.7 and 6.6, respectively, and the number of cells decreased significantly. It was. This is believed to be due to the drop in pH of the culture water below the optimum pH for microalgal culture due to the continuous supply of carbon dioxide.

따라서 상기 실시예 3의 조건에 제강슬래그 500g를 첨가하여 pH를 조절하였으며 그 결과를 도 5에 나타내었다. 규준예로서 제강슬래그 및 이산화탄소를 공급하지않은 경우에 pH를 측정하였다.Therefore, pH was adjusted by adding 500 g of steelmaking slag to the conditions of Example 3, and the results are shown in FIG. As a standard example, pH was measured when steelmaking slag and carbon dioxide were not supplied.

도 5에 나타낸 바와 같이, 제강슬래그 500g 및 이산화탄소 2%(V/V)를 배지에 공급한 경우, 배지의 pH는 이산화탄소의 계속적인 공급에도 불구하고 감소되지 않았다.As shown in FIG. 5, when 500 g of steelmaking slag and 2% of carbon dioxide (V / V) were fed to the medium, the pH of the medium did not decrease despite the continuous supply of carbon dioxide.

따라서, 배지에 제강슬래그를 첨가함으로써 이산화탄소의 계속적인 공급에 의한 배지의 pH 감소를 방지할 수 있다.Therefore, by adding steelmaking slag to the medium, it is possible to prevent the pH decrease of the medium by the continuous supply of carbon dioxide.

실시예 5 - 클로렐라의 대량 배양Example 5 Mass Culture of Chlorella

본 발명의 방법으로 실외에서 클로렐라를 대량 배양하였다.Chlorella was cultivated outdoors by the method of the present invention.

배양 수조는 2ton 원형수조(배양수 1.5ton)로, 조도는 자연 태양광을 이용하였으며, 수온 20℃ 정도의 발전소에서 배출되는 온배수를 일정 속도로 연속식으로 흘려주면서 공기 10ℓ/min 기준으로 이산화탄소를 각각 규준(무공급), 1, 3, 5, 10 %(V/V)로 혼합 공급하였다. 각각의 실험구에는 4kg의 제강슬래그를 첨가하였다.The culture tank is a 2ton round tank (cultured 1.5ton), the illuminance used natural sunlight, and the continuous flow of the hot water discharged from the power plant with a water temperature of 20 ° C at a constant rate, while CO2 was released on the basis of 10ℓ / min of air. Respectively, the mixtures were supplied at the norm, 1, 3, 5, and 10% (V / V). 4 kg of steel slag was added to each experimental section.

그 결과를 도 6에 나타내었다.The results are shown in FIG.

또한 표 1에 본 발명에 의한 방법(실시예 5)으로 배양된 미세조류 체세포 내의 지방산 함량을 분석한 결과를 나태내었다. 이산화탄소를 주입하지 않은 비교예와 비교할 때 이산화탄소를 공급하였을 경우에 있어서 특히 EPA, DHA 등 고부가가치의 유용 지방산 함량이 현저하게 증가하는 경향을 볼 수 있다.In addition, Table 1 shows the results of analyzing the fatty acid content in the microalgal somatic cells cultured by the method according to the present invention (Example 5). Compared with the comparative example without the injection of carbon dioxide, when the carbon dioxide is supplied, it can be seen that a particularly high value-added useful fatty acid content such as EPA and DHA increases significantly.

지방산fatty acid CO2(V/V)CO 2 (V / V) 1%One% 3%3% 5%5% 10%10% 비교예(0%)Comparative Example (0%) 카프릴산(Caprylic acid) C8:0 Caprylic acid C 8: 0 0.220.22 0.260.26 0.200.20 0.240.24 0.050.05 카프르산(Capric acid) C10:0 Capric acid C 10: 0 0.120.12 0.140.14 0.120.12 0.120.12 0.060.06 라우린산(Lauric acid) C12:0 Lauric acid C 12: 0 0.200.20 0.230.23 0.210.21 0.250.25 0.320.32 미리스트산(Myristic acid) C14:0 Myristic acid C 14: 0 2.632.63 2.702.70 2.332.33 2.492.49 4.754.75 펜타데카노산(Pentadecanoic acid) C15:0 Pentadecanoic acid C 15: 0 0.150.15 0.170.17 0.140.14 0.150.15 0.390.39 팔미트산(Palmitic acid) C16:0 Palmitic acid C 16: 0 10.3410.34 10.5810.58 11.2411.24 12.3212.32 24.4624.46 팔미톨레산(Palmitoleic acid) C16:1 Palmitoleic acid C 16: 1 18.8918.89 19.3519.35 18.8318.83 19.8019.80 17.2917.29 팔미톨렌산(Palmitolenic acid) C16:2 Palmitolenic acid C 16: 2 2.242.24 2.312.31 1.901.90 2.132.13 0.450.45 마가르산(Magaric acid) C17:0 Magaric acid C 17: 0 0.110.11 0.120.12 0.140.14 0.130.13 0.640.64 마가올레산(Magaoleic acid) C17:1 Margaoleic acid C 17: 1 0.340.34 0.360.36 0.350.35 0.520.52 0.350.35 스테아르산(Stearic acid) C18:0 Stearic acid C 18: 0 0.340.34 0.250.25 0.230.23 0.200.20 1.101.10 올레산(Oleic acid) C18:1 Oleic acid C 18: 1 3.453.45 3.953.95 4.344.34 4.184.18 8.358.35 리놀레산(Linoleic acid) C18:2 Linoleic acid C 18: 2 3.163.16 3.173.17 2.552.55 2.132.13 4.254.25 리놀렌산(Linolenic acid) C18:3 Linolenic acid C 18: 3 0.420.42 0.410.41 0.230.23 0.250.25 0.110.11 스테아리돈산(Stearidonic acid) C18:4 Stearidonic acid C 18: 4 0.160.16 0.160.16 0.090.09 0.090.09 0.120.12 아라치돈산(Arachidonic acid) C20:4 Arachidonic acid C 20: 4 6.126.12 6.086.08 7.227.22 6.946.94 3.203.20 EPA C20:5 EPA C 20: 5 44.0344.03 42.8242.82 42.1142.11 39.0339.03 28.4628.46 DPA C22:5n3 DPA C 22: 5 n3 0.080.08 0.060.06 0.580.58 0.390.39 0.150.15 DHA C22:6n3 DHA C 22: 6 n3 0.190.19 0.130.13 0.290.29 0.180.18 0.140.14 기타 미확인물질Other unidentified substances 6.816.81 6.756.75 6.906.90 8.468.46 5.365.36

본 발명에 의한 제강슬래그 및 이산화탄소의 공급이 미세조류의 배양, 성장을 향상시키는 동시에 미세조류의 영양이 개선된다.The supply of steelmaking slag and carbon dioxide according to the present invention improves the cultivation and growth of microalgae and at the same time improves the nutrition of microalgae.

Claims (4)

미세조류 배양 배지에, 제강슬래그 2.7-25g/L, 이산화탄소 1-10%V/V 및 16-24℃의 온수를 공급하고 광원(光源)하에서 배양하는 미세조류 배양방법.Microalgae culturing method of supplying hot water of steelmaking slag 2.7-25g / L, carbon dioxide 1-10% V / V and 16-24 ℃ to the microalgae culture medium and incubated under a light source. 제 1항에 있어서, 상기 이산화탄소 공급원은 배기가스임을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the carbon dioxide source is exhaust gas. 제 1항에 있어서, 상기 온수는 발전소로부터 배출되는 온배수임을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the hot water is hot water discharged from a power plant. 제 1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세조류는 클로렐라 엘립소이데아(Chlorella ellipsoidea), 파에오닥틸럼 트리코너텀(Phaeodactylum triconutum), 스피룰리나 플래테니스(Spirulina platensis), 카에토세로스 칼시트란스(Chaetoceros calcitrans) 및 이소키시스 갈바나(Isochysis galbana)로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.According to claim 1 to 3, any one of, wherein the microalgae is IDEA (Chlorella ellipsoidea) El Chlorella ellipsometer, par ohdak tilreom tree corner Terme (Phaeodactylum triconutum), Spirulina flash tennis (Spirulina platensis), Chitose in South Los calcineurin trans Chaetoceros calcitrans and Isochysis galbana .
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