생물학적 메탄 Upgrading을 위한 이상 혐기소화 산발효조 수소생산량 최적화 연구

Optimization of bio-hydrogen production through two-phase anaerobic digestion for biological methane upgrading

일반적인 바이오가스의 메탄함량은 60 ± 10% 수준으로 수송연료로 활용되기위해서는 메탄만을 분리해내는 정제과정이 요구된다. Hydrogenotrophic 메탄생성균을 활용한 생물학적 메탄업그레이딩은 수소와 이산화탄소를 기질로4:1의 비율로 반응하여 1몰의 메탄으로 전환시킨다. 바이오가스 중 수소 함량이이산화탄소에 비해 적기 때문에 외부 수소공급원이 필수적이지만 경제성을고려하여 수소생산량을 최대화 할 필요가 있다. 본 연구에서는, 수소생산최적조건을 도출하기 위해 기간별로 운전조건을 다르게 하여 산발효조의 성능을비교,평가하였다. 건조 음식물 분말을 기간별로 목표 유기물 부하에 맞게 제조하여기질로 활용하였다. 실험 결과 최대 수소생산량은 체류시간 4일, 유기물 부하 22 g VS L-1d-1, pH 5.5 조건에서 40 mL H2 g-1 VSadd 이었으며 이때 바이오가스 중수소함량은 25%로 나타났다. 수소 생산량이 높을 때 수소생성균 및 수소생성균기질 생성균인 Clostridium,Lactobacillus, Lachnospira, Bifidobacterium이 우점화되었다. 본 연구를 통해 산발효조에서는 pH 5.0-5.5, 짧은 체류시간(4일 이하), 높은유기물 부하(20 g VS L-1d-1) 조건에서 수소생산량을 기대할 수 있음을도출하였다.