PUKYONG

Development of two-stage process in Tetraselmis suecica culture and vertically attached benthic microalgae culture system for triacylglycerol production

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Alternative Title
Tetraselmis suecica, 부착성미세조류 배양시스템과 triacylglycerol 생산 증대를 위한 2단계 배양공정의 개발
Abstract
기술발전과 더불어 화석연료의 고갈로 인해 인류의 불가피한 과제로 당면하는 것이 에너지수급 문제이다. 그것으로 인해, 전 세계적으로 에너지 안보에 주력을 하고 있고 국가차원의 에너지 자급요구가 증대되면서 현재 선진국을 중심으로 정부차원에서 막대한 예산을 들여 신재생에너지(New Renewable Energy) 개발에 힘쓰고 있다. 그 중, 환경오염 및 파괴에서 벗어날 수 있는 재생가능한 자원인 바이오매스를 이용한 청정생물공학기술-(Green-biotechnology)을 이룩하려는 연구가 활발히 진행되고 그것의 투자 또한 급격히 늘어나고 있다.
본 연구에서는 미세조류(microalgae)를 이용한 바이오디젤 생산을 위한 실험실 내에서 미세조류의 최적화 된 배양조건확립과 바이오매스 확보를 위한 대량배양시스템 구축과 더불어 미세조류의 오일함량을 최적화 하였다. 해양 미세조류 중 Tetraselmis suecica를 이용하여 최적조건을 확립하여 짧은 배양기간(5일) 동안 1.07 g dcw/L 의 수율을 얻었으며, second stage 공정을 통해 오일 함량을 7.6 % (g×100/g dcw)에서 17.3 % (g×100/g dcw)로 수율을 증대시켰다.
그리고, 대량의 미세조류 바이오매스 확보를 위한 옥외배양연구에서, 부착성미세조류의 대량배양시스템을 구축하여 연간 20 g/m2/day 이상의 평균생산력을 얻었고, 그것의 응용된 시스템을 통해 최대 65.7 g/m2/day의 미세조류 바이오매스 생산력을 나타내었다. 또한 second stage process 공정을 통해 바이오디젤의 주원료인 중성지방(triacylclycerol, TAG) 함량을 48시간안에 7.2% (g×100/g dcw)에서 19.3% (g×100/g dcw), 12.9% (g×100/g dcw)에서 26.3% (g×100/g dcw)까지 증가시킬 수 있었다.
연구수행 결과로 구축된 옥외 대량배양시스템과 second stage 공정이 바이오매스 확보와 TAG함량을 높이는 데 효과적으로 판단되며 바이오디젤 생산을 위한 미세조류의 산업화에 본 연구결과의 공정시스템이 활용될 가능성이 있을 것으로 판단된다.
Author(s)
Go, Sugeun
Issued Date
2012
Awarded Date
2012. 2
Type
Dissertation
Keyword
microalgae bioenergy biodiesel biomass triacylglycerol culture system
Publisher
부경대학교 대학원
URI
https://repository.pknu.ac.kr:8443/handle/2021.oak/8840
http://pknu.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000001965930
Alternative Author(s)
고수근
Affiliation
부경대학교 대학원
Department
대학원 생물공학과
Advisor
김성구
Table Of Contents
LIST OF FIGURES AND TABLES V
ABSTRACT (in Korean) X I V

CHAPTER I Factors affecting the growth and the oil accumulation of marine microalgae, Tetraselmis suecica 1
I. INTRODUCTION 2
II. MATERIALS AND METHODS 5
Culture conditions 5
Nitrate measurement 6
Biomass and crude oil content measurement 6
Calculations of specific growth rate and biomass productivity 7
Fatty acid analysis 7
Statistical Analysis 8
III. RESULTS AND DISCUSSION 9
IV. CONCLUSION 20
V. REFERENCES 21
CHAPTER II Lipid production from vertically attached benthic microalgae using two-stage culture system in December, 2010 and February, 2011 24
I. INTRODUCTION 25
II. MATERIALS AND METHODS28
Microalgae culture system and conditions 28
Harvest of biomass and oil 28
Conditions in second stage culture 29
TAG quantification 29
Fatty acid analysis 30
Ash content 31
Statistical analysis 31
III. RESULTS AND DISCUSSION 32
IV. CONCLUSION 44
V. REFERENCES 45

CHAPTER III High biomass productivity with extended attachment surface area and TAG accumulation using two-stage culture system for the biodiesel production 48
I. INTRODUCTION 49
II. MATERIALS AND METHODS 51
Microalgae culture system and conditions 51
Harvest of biomass and oil 51
Extension of the attachment surface area 52
Conditions of second stage culture 52
TAG quantification 53
Fatty acid analysis 53
Ash content 54
Statistical analysis 54
III. RESULTS AND DISCUSSION 55
IV. CONCLUSION 69
IV. REFERENCES 70
CHAPTER IV Annual biomass production using a vertically attached benthic microalgae culture system from microalgae 73
I. Annual biomass production from microalgae 74
Microalgae culture system 77
Open culture systems 78
Closed culture systems 81
Vertically attached benthic microalgae culture system 86
Microalgae harvesting 97
II. REFERENCES 100

CONCLUSION 103
Degree
Doctor
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