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비멸균 생물반응기에서 Cupriavidus necator를 이용한 양돈 폐수 및 폐식용유로부터 폴리(3-하이드록시부티레이트) 생산

2026-04-06 07:00
질소와 인이 풍부한 양돈 폐수(SW)와 폐식용유(WVO)는 미생물 기반 생분해성 고분자 생산에 활용 가능한 풍부한 원료입니다. 하지만 비멸균 조건에서 높은 폴리하이드록시아르카노에이트(PHA) 수율을 달성하는 데에는 저해성 화합물과 미생물 간 경쟁으로 인해 어려움이 있습니다. 본 연구에서는 Cupriavidus necator DSM545를 비멸균 조건 하에서 다양한 SW 희석배수와 WVO를 조합해 배양하여 PHA를 합성하였습니다. 원심분리하지 않은 폐수를 2/3(v/v) 첨가한 배치 생물반응기에서는 6.8 ± 0.1 gPHB/L의 최고 폴리하이드록시부티레이트(PHB) 농도를 얻었고, 이 때 C. necator는 미생물 군집의 80% 이상을 차지하였습니다. 비멸균 fed-batch 반응기에서는 PHB 농도가 10배 이상 향상되어, 체적 생산성 1.37 gPHB/L⋅h에 도달했으며 Cupriavidus가 군집의 98% 이상을 우점하였습니다. 생산된 PHB는 170°C의 용융점, 437 KDa의 분자량, 그리고 2.1의 분자량 다분산도를 보였습니다. 본 연구 결과, C. necator가 폐수 내 고유 미생물을 효과적으로 경쟁에서 앞서며, 영양분이 풍부한 폐자원 스트림을 바이오플라스틱으로 전환할 수 있음을 입증하였습니다.