KR20170021100A - 배가스 내 이산화탄소를 이용하여 제조된 중탄산 버퍼를 활용한 광합성 미생물의 배양방법 - Google Patents

배가스 내 이산화탄소를 이용하여 제조된 중탄산 버퍼를 활용한 광합성 미생물의 배양방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배가스 내 이산화탄소를 이용하여 제조된 중탄산 버퍼를 활용한 광합성 미생물의 배양방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 이산화탄소를 함유하는 배가스를 염기 수용액에 공급하여 배가스 포화 버퍼 시스템을 조성하고 배지와 광합성 미생물을 접종하여 유용물질을 생성하는 광합성 미생물을 배양할 수 있는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 배가스 내 이산화탄소를 이용한 중탄산 버퍼는 산성에 대한 완충작용이 우수하고 동시에 광합성 미생물에 탄소원을 공급할 수 있으므로, 배가스 배출에 의한 대기오염을 방지할 수 있고 기존 HEPES 버퍼에 비해 비용절감 효과가 뛰어나 유용물질을 생산하는 광합성 미생물의 대량 배양 공정에 적용할 수 있다.

Description

배가스 내 이산화탄소를 이용하여 제조된 중탄산 버퍼를 활용한 광합성 미생물의 배양방법{Method of Culturing of Photosynthetic Microorganism Using Buffer Produced by CO2 from Flue Gas}
본 발명은 배가스 내 이산화탄소를 이용하여 제조된 중탄산 버퍼를 활용한 광합성 미생물의 배양방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 이산화탄소를 함유하는 배가스를 염기 수용액에 공급하여 배가스 포화 버퍼 시스템을 조성하고 배지와 광합성 미생물을 접종하여 유용물질을 생성하는 광합성 미생물을 배양할 수 있는 방법에 관한 것이다.
에너지 생산을 위한 석탄, 석유 그리고 천연가스와 같은 화석 연료의 연소는 대기 중 이산화탄소의 농도를 높이는 주요 원인이고, 이는 지구 온난화의 원인이다. 1 kWh의 전력을 생산하는데 0.95 kg의 이산화탄소가 발생한다. 이러한 이산화탄소 배출을 줄이기 위해 지질학적인 이산화탄소 포집 기술을 개발하고 있으나, 이는 비용이 많이 들 뿐만 아니라 지진 등에 의한 이산화탄소 유출의 우려, 지하수의 오염 등의 문제가 있다. 이를 대체하기 위한 이상적인 이산화탄소 포집법은 생물학적 매커니즘을 이용한 바이오매스 형태로 이산화탄소를 고정하는 것이다. 그러나 기존의 콩, 야자수, 옥수수, 카놀라, 자트로파 등의 농작물을 사용하는 방법은 이러한 식물들이 식량 자원일 뿐 아니라 생산량이 낮다는 문제가 있다(Plasynski, S.I. et al., Crit . Rev. Plant Sci . 28:123-138, 2009).
반면 광합성 미생물은 높은 생산성을 가지고 있을 뿐만 아니라 식량 자원과 경쟁하지 않고 가치가 높은 부산물을 생산한다. 그러나 광합성 미생물의 배양에 있어서 지속적으로 이산화탄소를 포집하여 광합성 원료로 공급하는 것은 비용이 들고, 이는 바이오매스 생산에 있어 걸림돌이 되고 있다. 또한, 이산화탄소를 광합성 미생물의 배양액에 공급할 경우, 하기와 같은 화학식에 의해 배양액의 산성화가 진행되어 미생물의 생장을 저해할 우려가 있다.
CO2 + H2O → H2CO3
H2CO3 → HCO3 - + H+
한편, 바이카보네이트(bicarbonate, HCO3 -)는 광합성의 원료로서 활용할 수 있다. 시아노박테리아 및 미세조류에서 발달되어 온 탄소 농축 메커니즘(CCM; carbon concentration mechanism)은 세포막을 통해서 이산화탄소와 바이카보네이트 이온을 모두 수송할 수 있다. 세포 안으로 수송된 이산화탄소와 바이카보네이트 이온은 주로 바이카보네이트 이온 형태로 존재한다. 특히, 클라미도모나스(Chlamydomonas)와 같은 진핵 미세조류는 엽록체 안에 무기 탄소(Ci) 수송자를 가지므로 바이카보네이트 이온을 엽록체 스트로마 안에 축적하고 저장할 수 있다. 또한, 바이카보네이트가 배양액에 첨가되면 하기 화학식의 평형에 의해, H+를 소모할 수 있다.
HCO3 - + H+→ CO2 + H2O
기존에는 광합성 미생물 배양 시 배양액의 산성화를 방지하기 위해 HEPES(2-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]ethanesulfonic acid) 버퍼를 사용하였다. 하지만 HEPES 버퍼는 고가이기 때문에 유용물질을 생산하는 광합성 미생물의 대량 배양 공정에 적용하기 부담스럽다는 단점이 있다.
이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 염기 수용액에 배가스 내의 이산화탄소를 용해시켜서 생성된 바이카보네이트/카보네이트 버퍼 시스템을 이용하여 광합성 미생물을 배양할 경우, 기존 HEPES 버퍼에 비해 미생물 배양액의 산성화 방지 능력이 우수하고 동시에 미생물의 생장이 향상되면서 바이오매스를 포함한 유용물질의 생산을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 배가스 내 이산화탄소를 이용하여 제조된 중탄산 버퍼를 활용한 광합성 미생물 또는 미세조류의 배양방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 이산화탄소를 함유하는 배가스를 염기 수용액에 공급하여 이산화탄소 용해를 통한 바이카보네이트/카보네이트 배가스 포화 버퍼(FS buffer; flue gas saturated buffer) 시스템을 조성하는 단계; 및 (b) 상기 조성된 바이카보네이트/카보네이트 배가스 포화 버퍼 시스템에 배지를 첨가하고, 광합성 미생물을 접종한 다음, 이산화탄소 함유 배가스를 공급하면서 배양하는 단계를 포함하는 배가스 내 이산화탄소를 이용하여 제조된 중탄산 버퍼를 활용한 광합성 미생물의 배양방법을 제공한다.
본 발명에 따른 배가스 내 이산화탄소를 이용한 중탄산 버퍼는 산성에 대한 완충작용이 우수하고 동시에 광합성 미생물에 탄소원을 공급할 수 있으므로, 배가스 배출에 의한 대기오염을 방지할 수 있고 기존 HEPES 버퍼에 비해 비용절감 효과가 뛰어나 유용물질을 생산하는 광합성 미생물의 대량 배양 공정에 적용할 수 있다.
도 1은 배가스 포화 버퍼를 이용한 미세조류 배양과정에 관한 이미지 및 그래프이다. (a) 배양에 사용되는 밀폐형 비닐로 제작된 광반응기 사진, (b) 배가스 포화 버퍼 내 NaOH의농도와 반응시간에 따른 배양액 내 무기 탄소종의 농도 및 (c) pH.
도 2는 배가스 포화 버퍼 및 바이카보네이트 이온의 농도에 따른 헤마토코쿠스 플루비알리스의 생장량을 흡광도로 비교한 결과이다.
도 3은 배가스 포화 버퍼와 HEPES 버퍼의 성능을 비교한 결과이다. (a) 배양기간동안 pH 변화 및 (b) 무기 탄소종 농도 변화.
도 4는 배가스 포화 버퍼와 HEPES 버퍼를 사용하였을 때 생산된 바이오매스 생산량을 비교한 결과이다.
도 5는 배가스 포화 버퍼와 HEPES 버퍼를 사용하였을 때 40일 동안 지속된 유도기동안 아스타잔틴의 축적을 관찰한 결과이다.
도 6은 다른 종의 미세조류 균주에 배가스 포화 버퍼와 HEPES 버퍼를 적용하여 비교한 결과이다. (a) 버퍼의 농도에 따른 pH 변화 및 (b) 바이오매스 생산량.
본 발명에서는 배가스 내 이산화탄소를 염기 수용액에 용해시켜 중탄산 버퍼를 제조한 후 광합성 미생물을 접종하여 배양한 결과, 지속적으로 탄소원이 공급됨으로써 배양액의 산성화가 방지되고 미생물의 생장 저해효과가 일어나지 않아 미생물로부터 바이오매스를 포함한 유용물질을 안정적으로 생산할 수 있다는 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명은 일 관점에서, (a) 이산화탄소를 함유하는 배가스를 염기 수용액에 공급하여 이산화탄소 용해를 통한 바이카보네이트/카보네이트 배가스 포화 버퍼(FS buffer; flue gas saturated buffer) 시스템을 조성하는 단계; 및 (b) 상기 조성된 바이카보네이트/카보네이트 배가스 포화 버퍼 시스템에 배지를 첨가하고, 광합성 미생물을 접종한 다음, 이산화탄소 함유 배가스를 공급하면서 배양하는 단계를 포함하는 배가스 내 이산화탄소를 이용하여 제조된 중탄산 버퍼를 활용한 광합성 미생물의 배양방법에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 이산화탄소는 배가스에서 탈진, 탈황, 탈질소 및 탈염소 중 적어도 2가지 이상의 정화과정을 거쳐 얻어지는 것을 특징으로 할 수 있지만 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 염기는 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 암모니아(NH4OH), 수산화칼슘(Ca(OH)2) 또는 수산화마그네슘(Mg(OH)2)인 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 배가스 내 이산화탄소 함량은 3 ~ 50%이지만 이에 국한되는 것은 아니다. 이산화탄소의 함량은 이산화탄소 발생원의 종류에 따라 달라지며, 대표적인 이산화탄소 발생원의 종류 및 그 농도는 하기의 표 1에 나타나있다.
대표적인 이산화탄소 발생원의 종류 및 농도
CO2 발생원 CO2 농도 (%)
석탄 열 발 전소 12 - 14
천연가스 열 발전소 7 - 10
천연가스 터빈 3 - 4
제철 공장 최대 27
시멘트 공장 14 - 33
암모니아 생산 18
천연가스 연소 2 - 65
본 발명에 있어서, 상기 염기의 농도는 5 ~ 50 mM, 자세하게는 강염기를 사용할 경우 5 ~ 15 mM, 더 자세하게는 10 mM의 강염기(NaOH)를 사용하는 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명에서, 버퍼(buffer)는 외부로부터 산이나 염기가 가해졌을 때, 영향을 크게 받지 않고 수소이온농도를 일정하게 유지시켜주며, 일반적으로 약한 산과 그 염의 혼합용액 또는 약한 염기와 그 염의 혼합용액이 완충작용을 한다. 예를 들어, 약한 산인 아세트산과 그 염인 아세트산나트륨 혼합용액이 있으며, 본 발명에서는 바이카보네이트(HCO3 -) 염과 카보네이트(CO3 2-) 염이 짝산/짝염기의 형태로 완충능력을 유지시킨다.
아울러, 본 발명의 배가스 포화 버퍼 시스템은 배양하고자 하는 광합성 미생물 또는 미세조류에 따라 최적인 pH 조건이 각각 다르기 때문에, 해당 광합성 미생물의 최적 pH에 맞게 배가스의 이산화탄소의 함량, 배가스의 공급속도, 배가스 공급시간 및 염기의 농도를 조절하여 조성할 수 있다. 예를 들어, 헤마토코쿠스 플루비알리스(Haematococcus pluvialis)를 포함하는 미세조류는 최적 pH 조건이 7.0 ~ 8.0이므로 수산화나트륨(NaOH) 10 mM 수용액에 4 ~ 6% 함량의 이산화탄소를 함유하는 배가스를 1.0 ~ 2.0 L/min의 속도로 12시간동안 주입하여 제조된 배가스 포화 버퍼에서 생장이 가능하다. 또한, 남세균(cyanobacteria)은 최대 pH 11까지 생장이 가능하므로 수산화나트륨(NaOH) 30 mM 수용액에 4 ~ 6% 함량의 이산화탄소를 함유하는 배가스를 1.0 ~ 2.0 L/min의 속도로 12시간동안 주입하여 제조된 배가스 포화 버퍼에서 생장이 가능하다. 배가스 내 CO2 함량이 3 ~ 5%일 경우, 상기 광합성 미생물은 강염기 수용액 10 mM 또는 약염기 수용액 50 mM에 1.0 ~ 2.0 L/min의 속도로 12시간동안 배가스를 주입하여 제조된 배가스 포화 버퍼에서 생장이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 조성된 배가스 포화 버퍼 시스템을 이용하여 헤마토코쿠스 플루비알리스(Haematococcus pluvialis)를 접종하고 광조건 하에서 배양한 결과, 기존의 버퍼 시스템에 비해, 바이오매스와 아스타잔틴 생산성이 증가되는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명에 있어서, 상기 광합성 미생물은 클로렐라 불가리스(Chlorella vulgaris), 클로렐라 소로키니아나(Chlorella sorokiniana), 스피룰리나(Spirurlina) 속, 두나리엘라(Dunaliella) 속, 헤마토코쿠스 플루비알리스(Haematococcus pluvialis), 스키조키트리움(Schizochytrium) 속, 크립테코디니움(Crypthecodinium) 속, 클라미도모나스(Chlamydomonas) 속, 네오클로리스(Neochloris) 속과 같은 미세조류와 아파니조메논(Aphanizomenon) 속 또는 시아노박테리아(Cyanobacteria)와 같은 광합성 박테리아인 것을 특징으로 할 수 있으나, CO2를 탄소원으로 이용할 수 있는 미생물이라면 제한없이 사용될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (b)단계의 광합성 미생물 배양에 의해 유용물질을 생성하는 단계를 추가로 포함할 수 있으나 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 유용물질은 건강식품, 바이오플라스틱, 베타카로틴, 동위원소 화합물, 아스타잔틴, DHA 오일, 바이오디젤, 바이오에탄올, 토양개량제 또는 생물비료인 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 국한되는 것은 아니다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
제조예 1: 배가스 포화 버퍼( FS buffer; flue gas saturated buffer) 제조
배가스 포화 버퍼를 제조하기 위해, 먼저 25 L 부피의 기포탑(bubble column)을 이용하여 교반하는 관형(tubular)의 투명한 광생물 반응기를 준비하였다. 준비된 반응기 내에 NaOH 수용액을 주입한 후, 상기 수용액에 이산화탄소를 포함하는 배가스를 12시간동안 주입하여 배가스 포화 버퍼를 제조하였다. 배가스의 주입속도는 1.0 ~ 2.0 L/min이고, 배가스는 한국 지역난방공사 판교지사에서 공급받았으며, 배가스의 성분은 하기의 표 2에 나타난 바와 같다.
배가스의 성분
기준치(평균값) 최대값/최소값
SOx (ppm) - -
NOx (ppm) 24.74 169.73 / 2.23
CO (ppm) 46.31 52.90 / 24.24
CO2 (%) 4-6%
O2 (%) 11.50% 13.28% / 8.88%
실시예 1: NaOH 농도 조성에 따른 무기 탄소종의 농도 및 pH 확인
배가스 포화 버퍼를 제조할 때 사용하는 NaOH 수용액의 농도에 따라 배가스 포화 버퍼에 용해되는 무기 탄소종의 농도 및 pH를 확인하기 위해, 각기 다른 농도(0 mM, 5 mM, 10 mM, 20 mM 및 30 mM)의 NaOH 수용액을 사용하여 제조예 1의 방법으로 배가스 포화 버퍼를 제조하였다.
그 결과, 고농도의 NaOH를 함유한 버퍼일수록 용해된 무기탄소종의 농도 및 pH가 높게 나타난 것을 확인할 수 있었다(도 1의 B, C).
실시예 2: 배가스 포화 버퍼 조성별 미세조류 생장 비교
광합성 미생물의 생장에 영향을 주는 배가스 포화 버퍼의 염기 조성 및 용해 탄소종의 농도에 따른 생장량을 비교하기 위해 실시예 1에서 제조된 배가스 포화 버퍼와 같은 농도의 바이카보네이트 이온을 배양액 내에 첨가하고 헤마토코쿠스 플루비알리스(Haematococcus pluvialis) NIES 144를 접종한 후, 26 ± 3℃의 온도조건 하에, 680 nm에서 흡광도를 측정하였다.
그 결과, 버퍼가 없거나(NaOH 0 mM), 배가스 포화 버퍼에 용해된 무기 탄소종의 농도가 너무 높을 때(NaOH 20 mM, 30 mM) 미세조류의 생장이 저해되고, NaOH 10 mM을 함유한 배가스 포화 버퍼에서 미세조류의 생장이 가장 활발한 것을 확인할 수 있었다. 바이카보네이트 버퍼의 경우에서도 10 mM 조건에서 미세조류의 생장이 가장 활발한 것을 확인할 수 있었다(도 2).
실시예 3: 배가스 포화 버퍼와 HEPES 버퍼의 성능 비교
기존에 사용된 HEPES 버퍼와 본 발명의 배가스 포화 버퍼(FS 버퍼)의 성능을 비교하기 위해 HEPES 버퍼 20 mM과 실시예 2를 통해 미세조류 생장이 가장 우수했던 FS 버퍼(NaOH 10 mM)를 사용하여 60일간 미세조류 배양 실험을 진행하였다. 0.1 g/L의 미세조류 균주 접종 후 20일동안 세포의 생장을 위해 유기탄소원이 결핍된 NIES-C 배지에서 낮은 광도의 빛(50 ~ 100 μE/m2/s) 조건에서 대수기에 이를 때까지(OD680 = ~0.6) 배양한 후, 40일동안 영양 결핍 조건을 위해 NIES-N 배지에서 강한 광도의 빛(300 ~ 500 μE/m2/s) 조건에서 배양하였다. 16:8의 광주기 하에서 배양하였고, NIES-C 배지 및 NIES-N 배지의 구성성분은 하기의 표 3에 나타나있다.
배지의 성분
NIES-C NIES-N
성분 함량(/L) 성분 함량(/L)
Ca(NO3)2 0.15 g CaCl2·2H2O 0.13 g
KNO3 0.10 g KCl 0.07 g
Na2Glycerophosphate·5H2O 0.05 g Na2Glycerophosphate·5H2O 0.05 g
MgSO4·7H2O 0.04 g MgSO4·7H2O 0.04 g
Tris-aminomethane 0.05 g Tris-aminomethane 0.05 g
Thiamine 0.01 ㎎ Thiamine 0.01 ㎎
Biotin 0.10 ㎍ Biotin 0.10 ㎍
Vitamin B12 0.01 ㎍ Vitamin B12 0.01 ㎍
PIV metal solution
(per liter)
Na2EDTA 1 g
FeCl3·6H2O 0.196 g
MnCl2·4H2O 0.036 g
ZnSO4·7H2O 0.022 g
CoCl2·6H2O 4 ㎎
Na2MoO4·2H2O 2.5 ㎎		 3 ㎖ PIV metal solution
(per liter)
Na2EDTA 1 g
FeCl3·6H2O 0.196 g
MnCl2·4H2O 0.036 g
ZnSO4·7H2O 0.022 g
CoCl2·6H2O 4 ㎎
Na2MoO4·2H2O 2.5 ㎎		 3 ㎖
그 결과, 60일의 배양기간 중, 세포 접종 후 20일의 성장기동안 pH는 FS 버퍼와 HEPES 버퍼를 사용한 경우 모두에서 감소하였으나, 이후 40일의 유도기동안 pH는 정상상태를 유지하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, FS 버퍼는 pH 7.0 ~ 7.5 사이를 유지하는 반면에, HEPES 버퍼는 pH 6.5 ~ 7.5를 유지하여 FS 버퍼에 비해 pH의 변화폭이 크다는 것을 확인할 수 있었다(도 3의 A). 버퍼에 용해된 무기탄소종의 농도는 HEPES 버퍼보다 FS 버퍼에서 더 높게 나타난 것을 확인할 수 있었다(도 3의 B). 이를 통해, FS 버퍼의 완충작용 및 미세조류에 탄소원을 공급하는 능력이 HEPES 버퍼보다 우수하다는 것을 확인하였다.
실시예 4: 바이오매스 생산량 및 아스타잔틴 축적량 확인
실시예 3을 통해 배양한 미세조류에서 생산되는 바이오매스의 생산량과 아스타잔틴 축적량을 관찰하였다. 20일의 성장기동안 미세조류의 비생장속도(μ, day-1)는 배가스 포화 버퍼 사용 시 0.088, HEPES 버퍼 사용 시 0.072였다. 나머지 조건은 실시예 3과 동일하게 적용하였다.
그 결과, 하기의 표 4와 같이 배가스 포화 버퍼 사용 시 HEPES 버퍼를 사용한 경우보다 최종 바이오매스 생산량(도 4) 및 최종 아스타잔틴 축적량(도 5)이 더 높게 나타났다.
배가스 포화 버퍼와 HEPES 버퍼의 바이오매스 및 아스타잔틴 생산량 비교
배가스 포화 버퍼 HEPES 버퍼
비생장속도(μ, day-1) 0.088 0.072
바이오매스 생산량(g/L) 2.15 1.91
일별 바이오매스 생산성(g/L/day) 0.54 0.48
유도기 시작 시 바이오매스량(g/L) 0.535 0.395
아스타잔틴 축적량(mg/L) 128 122
일별 아스타잔틴 생산성(mg/L/day) 3.2 3.05
실시예 5: 다른 균주에 대한 배가스 포화 버퍼 적용 가능성 확인
이번에는 클로렐라 소로키니아나(Chlorella sorokiniana) UTEX 2805를 16일동안 각각 다른 농도(0 mM, 5 mM, 10 mM, 20 mM 및 30 mM)의 NaOH를 함유한 FS 버퍼와 HEPES 버퍼 20mM에서 배양하고 배양액의 pH와 바이오매스 생산량을 확인하였다. 배양조건은 실시예 3과 동일하게 적용하였다.
그 결과, FS 버퍼 내의 NaOH의 농도가 높을 때(20 mM, 30 mM)에는 배양초기에 pH가 증가하였지만, NaOH의 농도가 10 mM인 경우에는 초기 pH를 유지하거나 약간 감소하는 경향을 보이는 것을 확인할 수 있었다(도 6의 A). 또한, 배양 후 16일에 이르렀을 때 NaOH 10 mM을 함유하는 FS 버퍼에서 생산되는 바이오매스의 양이 가장 많았다(도 6의 B). 이를 통해 클로렐라 소로키니아나가 가장 활발하게 생장할 수 있는 적합한 FS 버퍼의 조성은 헤마토코쿠스 플루비알리스와 동일하게 NaOH 10 mM이 함유된 FS 버퍼인 것을 확인할 수 있었다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (7)

  1. 다음의 단계를 포함하는 배가스 내 이산화탄소를 이용하여 제조된 중탄산 버퍼를 활용한 광합성 미생물의 배양방법:
    (a) 이산화탄소를 함유하는 배가스를 염기 수용액에 공급하여 이산화탄소 용해를 통한 바이카보네이트/카보네이트 배가스 포화 버퍼(FS buffer; flue gas saturated buffer) 시스템을 조성하는 단계; 및
    (b) 상기 조성된 바이카보네이트/카보네이트 배가스 포화 버퍼 시스템에 배지를 첨가하고, 광합성 미생물을 접종한 다음, 이산화탄소 함유 배가스를 공급하면서 배양하는 단계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이산화탄소는 배가스에서 탈진, 탈황, 탈질소 및 탈염소 중 적어도 2가지 이상의 단계를 포함하는 정화과정을 거쳐 얻어지는 것을 특징으로 하는 배양방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 염기는 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 암모니아(NH4OH), 수산화칼슘(Ca(OH)2) 또는 수산화마그네슘(Mg(OH)2)인 것을 특징으로 하는 배양방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 배가스 내 이산화탄소 함량은 3 ~ 50%인 것을 특징으로 하는 배양방법.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 염기의 농도는 5 ~ 50 mM인 것을 특징으로 하는 배양방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광합성 미생물은 클로렐라 불가리스(Chlorella vulgaris), 클로렐라 소로키니아나(Chlorella sorokiniana), 스피룰리나(Spirurlina) 속, 두나리엘라(Dunaliella) 속, 헤마토코쿠스 플루비알리스(Haematococcus pluvialis), 스키조키트리움(Schizochytrium) 속, 크립테코디니움(Crypthecodinium) 속, 클라미도모나스(Chlamydomonas) 속, 네오클로리스(Neochloris) 속, 아파니조메논(Aphanizomenon) 속 또는 시아노박테리아(Cyanobacteria) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 배양방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 (b)단계의 광합성 미생물 배양에 의해 유용물질을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배양방법.
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