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Biosorption. 발 표 자 : 최 순 범. 발표 내용. 국내 발효산업의 현황 및 지역전략산업으로서의 생물산업 발효산업체의 애로기술 본 연구의 필요성, 목적 및 연구내용 개발기술의 개요 사업관련 실적 기대효과 및 파급효과. 바이오 산업기술 국내수준 유전자재조합 기술 85% 세포융합 기술 80% 단백질공학 기술 70% 발효 기술 90% 세포배양 기술 65% 생물공정기술 65% 생물엔지니어링 기술 35% 신물질탄생 기술 25%
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Biosorption 발 표 자 : 최 순 범
발표 내용 • 국내 발효산업의 현황 및 지역전략산업으로서의 생물산업 • 발효산업체의 애로기술 • 본 연구의 필요성, 목적 및 연구내용 • 개발기술의 개요 • 사업관련 실적 • 기대효과 및 파급효과
바이오 산업기술 국내수준 유전자재조합 기술 85% 세포융합 기술 80% 단백질공학 기술 70% 발효 기술 90% 세포배양 기술 65% 생물공정기술 65% 생물엔지니어링 기술 35% 신물질탄생 기술 25% 안정성평가 기술 30% 전 체 평 균 60% 기초 기술 대상㈜ 한국BASF 생산 기술 LG생명과학 신물질 기술 자료: 산자부(2001) 국내 발효산업의 기술 경쟁력
자동차 ·기계, 생물 ·생명, 문화영상 등 전라북도 3 대 전략산업으로 집중 육성 전라북도의 생물산업 육성 노력 • “전북 생물산업 육성방안” (2000): 전략분야로 생물화학, 생물식품분야 선정 • “(재)전북 생물벤처기업지원센터”: 생물벤처보육, 기술지원 • “생물대사물질연구센터” (2004): 바이오 핵심기반기술 연구개발 • “전북 생물산업 특화방안” (2003-2010): 생물화학 등 분야에 8천억규모 투자 • “생명공학연구원 전북분소” 유치 (2004) • “전북 바이오파크 조성계획”
국내 발효업체의애로사항 • 발효폐기물 발생 현황 • 고형폐기물 (균체): 연간 25,000톤 (균체 건조중량 15% 함유) • 액상폐기물 (기사용 배지): 연간 100,000톤 • 발효부산물의 처리 현황 • 해양투기: 연간 120,000톤 (95% 이상) • 재활용 (액비): 연간 5,000톤 (5% 이하) • 애로사항 • 국제적 규제: 런던협약 (’96 의정서)에서 해양환경보호를 위한 해양투기 금지 • 국내 규제: 2002년 9월부터 “해양환경부담금” 부과 • 따라서 국내발효산업의 국제 경쟁력 유지와 지속가능성 확보를 위해서는 발효폐기물의 재활용 기술의 개발 및 실용화가 시급함.
생체흡착기술(Biosorption) • 정의 • 죽은 혹은 살아있는 바이오매스를 이용하여 오염물질(중금속, 염료 등)을 제거하는 기술 • 사용되는 바이오매스: 해조류, 미생물, 생물슬러지, 발효부산물 등 • 주요 메커니즘 • Ion exchange, Adsorption, Microprecipitation, Surface Complexation, Chelation 등 • 바이오매스의 특성, 오염물의 형태에 따라 메커니즘이 다름. • 상용화 사례 • BV Sorbex社(캐나다): 금의 회수를 위한 미생물 및 해조류 생체흡착제 상용화 • Bio-Recovery社(미국): 중금속 제거/회수를 위한 미세조류 고정화 생체흡착제 상용화 • Advanced Mineral Technology 社: 중금속폐수의 처리를 위한 Bacillus생체흡착제 상용화
중금속 및 염색폐수의 처리기술 화학적 방법 Fenton reaction, Ozonation, Photochemical Oxidation, Electrochemical Destruction, etc • 화학슬러지 발생 • 유해성 중간체 생성 • 운전비용 과다 • 성능 저조 (특히, 호기처리) • 긴 체류시간 • 가변적인 처리효율 생물학적 방법 혐기처리, 호기처리 등 물리적 방법 활성탄 흡착법, 이온교환수지법, 막 여과법, 침전법 등 • 처리성능 양호 • 처리공정 간단 • 높은 활성탄, 이온교환수지 가격 성능이 우수한 저가의 흡착소재의 개발이 필요함 생체흡착소재
흡착소재의 가격 비교 발효폐기물 유래 생체흡착소재의 경우 가격경쟁력이 탁월하나, 비교적 최신 기술로 기반 연구가 상대적으로 취약함.
반복 재사용 가능성 단순 전처리한 발효폐기물(protonated biomass)은 다음과 같은 성능이 있음. 1. 흡착성능: 활성탄, 이온교환수지와 성능이 유사함. 소재화 기술 개발시 성능향상이 가능 2. 반복 재사용 가능성: 활성탄과 달리 8회까지 흡/탈착 반복사용이 가능함.
소재화 기술 개발 • Chemical Modification • Physico-Chemical Modification • Enzymatic Modification • Genetic Engineering
산학협력 실적 전북대 (연구책임자, 생체흡착기술 관련) “중금속 오염폐수의 처리를 위한 생체흡착기술 개발”, 한국과학재단/McGill Univ., 2000-2002 “생체흡착기술을 활용한 중금속 오염폐수의 처리”, 전북대학교, 2002-2003 “이온교환기능성 생체흡착소재 및 응용공정 개발”, 한국과학재단, 2003-2006 “수계의 경도 제거용 생체흡착제 개발을 위한 기초 연구”, 웅진코웨이개발㈜, 2003-2004
기대효과 및 파급효과 • 기술적 측면 • 발효폐기물의 생체흡착소재화 기술분야의 대표적 성공사례로 기억될 것임 • 저가 생체흡착소재는 기존의 염색폐수흡착제(활성탄, 이온교환수지)를 대체 가능함 • 개발기술은 중국, 일본 등 발효산업체에 확대 적용이 가능함 • 경제/산업적 측면 • 발효폐기물의 해양투기를 절감하여 폐기물처리 비용이 절감됨 • 발효폐기물의 재활용을 통해 이윤 창출이 가능함 • 결국, 국내 발효산업의 지속가능성을 확보하고 환경친화 이미지를 제고할 수 있음
