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'bioenergy' 에 대한 통합검색결과 64건입니다.

한빛사64건

이예지

국민대학교, University of Illinois at Urbana-Champaign

지난 30여년간 기초 및 응용 미생물학 연구를 위한 주요 모델 미생물은 Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae 였습니다. 축적된 유전학적, 생리학적 정보를 바탕으로 새로운 연구방법의 개발보다는 대사경로와 유전자 조절기작 규명 등과 같은 연구를 보다 쉽게 수행할 수 있다는 장점 때문입니다. 하지만 종래의 모델 미생물 중심 연구는 공통 생명현상의 이해 측면에서는 효율적이지만, 미생물의 다양성 및 산업화를 위한 연구에는 한계가 있을 뿐 아니라, 최근 미생물의 다양성 및 특이성 측면에서 비전통효모(non-conventional yeast; 지금까지 효모 연구의 주류인 S. cerevisiae는 conventional yeast)를 활용한 연구가 시작되고 있습니다.
- Bioresour. Technol.
- 2024.04.08
- 이상수(연세대학교)
Pleiotropic melatonin-mediated responses on growth and cadmium phytoextraction of Brassica napus: A bioecological trial for enhancing phytoremediation
- J. Hazard. Mater. Available online 15 June 2023 | https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.131862
- 2023.06
- 김기현(한양대학교)
Heavy metals and arsenic stress in food crops: Elucidating antioxidative defense mechanisms in hyperaccumulators for food security, agricultural susta
- Sci. Total Environ. 2023 May 20;874:162327 | https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.162327
- 2023.05
김민수

부산대학교 응용화학공학부

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 최근 ESG (Environmental, Social, Governance) 등 친환경 기조에 따라 바이오가스 산업이 국내외 사회적으로 많은 관심을 받고 있습니다. 혐기소화조 (Anaerobic digestion, AD)에서 발생하는 바이오가스는 열역학적 한계로 인해 메탄(CH4) 약 60%, 이산화탄소 (CO2) 약 35~40%, 그리고 원료에 따른 실록산 혹은 황화수소 등 미량성분들로 구성됩니다. 생성된 바이오가스는 32%는 외부공급, 17%는 발전용, 그리고 나머지는 생산시설 주변의 자가열원으로 소비하거나, 플레어 스택을 통한 연소처리에 사용되고 있습니다. 즉, 바이오가스를 효율적으로 사용하지 못하고 있는 실정입니다. 이러한 문제점을 해결하고자 바이오가스 고질화 (고품위화 혹은 정제, Upgrading) 공정 개발이 진행되고 있으며, 바이오가스 고질화는 천연가스 수준의 열량 확보를 위해 메탄 함량을 95%이상으로 높여, 바이오가스 중 이산화탄소 및 불순물을 제거 혹은 분리하는 것입니다. 바이오가스를 고질화 한 메탄을 바이오 메탄이라 명하며, 이는 천연가스 설비로의 공급, 에너지 발생 및 화학공업 등의 원료로 사용될 수 있습니다. 기존 바이오가스 고질화 공정은 물리화학적으로 진행되며 종류로는 멤브레인을 이용한 막분리, PSA (Pressure Swing Adsorption) 공정과 같은 흡착법들이 있으며, 이는 활성탄 등의 흡착제 재생문제로서 유지관리 비용 및 촉매의 피독현상으로 인해 주기적 교체가 필요한 단점을 가지고 있습니다. 본 연구에서 사용된 생물전기화학 시스템 기반 생물학적 바이오가스 고질화 공정은 고온, 고압조건에서 반응하는 기존의 열화학적 전환 공정과 달리, 상온 상압에서 운전되며, 자가 증식이 가능한 미생물을 생촉매로 사용하기에, 지속 가능하며 친환경적인 공정이 가능합니다. 또한 대기 중으로 배출하던 이산화탄소를 회수하여 산업시설에 재활용 할 수 있기에 온실가스 배출을 최소화하는점과 폐기물 관리 및 활용 측면에서도 혐기성소화조의 슬러지를 접종원으로 사용하기에 순환 경제를 이룰 수 있는 장점을 가집니다. 최근들어 주목받고 있는 미생물전기합성전지 (Microbial electrosynthesis cell, MES)는 전기화학적 활성 미생물을 촉매로 사용해 CO2로부터 휘발산, Polyhydroxybutyrate (PHB), 메탄을 생산합니다. [그림 1.] 본 눈문에서
- Chem. Eng. J.
- 2023.01.09
Recent updates in biohydrogen production strategies and life-cycle assessment for sustainable future
- Bioresour. Technol. 2022 Dec;366:128159 | https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.128159
- 2022.12
이재원

University of Illinois, Urbana-Champaign

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 본 연구에서는 화장품 및 의약품의 원료, 농작물 보호제 및 면역증강제로 사용이 가능한 2,3-부탄디올을 재조합 효모 (Engineered Saccharomyces cerevisiae)의 발효를 통해 생산하였습니다. 본 연구의 가장 큰 목표는 주정 발효 균주인 사카로마이세스 효모에서 2,3-부탄디올을 효과적으로 생산하기 위해 에탄올 생성을 제한한 후 세포 내 발생하는 산화·환원 불균형 문제를 효과적으로 해결하고자 하였습니다. 효모에서 에탄올을 제외한 다른 표적 물질 (2,3-부탄디올)을 효율적으로 생산하기 위해서는 에탄올 생산을 암호화하는 내인성 유전자 (피루브산 탈탄산효소: Pyruvate decarboxylase, 아세트알데히드 탈수소효소: Acetaldehyde dehydrogenase)의 발현을 완화하거나 제거해야 합니다. 일반적으로 효모는 산화·환원 균형 (Redox balance)을 유지하기 위해 포도당으로부터 에탄올을 생성하면서 NAD+ 를 재생하는 기작을 가지고 있습니다. 따라서, 효모의 에탄올 생성이 차단되면 세포 내의 NADH가 축적되게 되고 산화·환원 불균형으로 인해 낮은 세포 성장률과 낮은 포도당 소모율을 나타내게 됩니다. 본 연구에서는 에탄올 생성 차단으로 세포 내 축적된 NADH를 효율적으로 산화 시킬 수 있는 대체 대사 경로 (피루브산-말산 경로)를 2,3-부탄디올 생산 재조합 효모에 도입하였습니다. 그 결과, 재조합 효모에서 부산물로 에탄올과 글리세롤이 생성되지 않으면서 2,3-부탄디올을 높은 수율과 생산성으로 생산 할 수 있게 되었습니다. 또한 협업 과정을 통해 효모 2,3-부탄디올 발효액의 잠재적인 두 가지 응용 분야를 제시하였습니다. 첫 번째는, 화학공정을 통해서 생산한 메틸 에틸 케톤 (MEK)과 재조합 효모 발효로 생산한 2,3-부탄디올을 촉매 탈수 반응을 통해 생산한 MEK의 경제적 및 환경적 비용을 비교 분석하였습니다. 그 결과, 본 연구에서 제시한 새로운 생물화학공정을 기존의 화학공정과 비교 하였을 때 가격 경쟁력이 있으며, 지속 가능성 측면에서 월등히 우수하다는 것을 증명하였습니다. 두 번째는, 효모 2,3-부탄디올 발효액을 복잡한 정제 과정 없이도 식물의 가뭄 내성을 갖게 하는 생물 촉진제로 사용할 수 있다는 새로운 가능성을 제시하였습니다. 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개
- Chem. Eng. J.
- 2022.11.04
- 옥용식(고려대학교)
A review of computational modeling techniques for wet waste valorization: Research trends and future perspectives
- J. Clean Prod. Vol 367, 20 Sep 2022, 133025 | https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.133025
- 2022.09
- 바이오·의료융합
- 옥용식(고려대학교)
Energy, economic, and environmental impacts of sustainable biochar systems in rural China
- Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. Volume 52, 2022 - Issue 7 | https://doi.org/10.1080/10643389.2020.1848170
- 2022.02
- 바이오·의료융합
강남규

University of Illinois at Urbana-Champaign

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 기후변화, 자원고갈과 같은 문제의 해결책으로 탄소 중립 생물공정 연구에 대한 필요성과 관심이 높아지고 있습니다. 미세조류는 온실가스의 80%를 차지하는 이산화탄소를 직접 소비하여 바이오디젤, 오메가-3, 카로티노이드와 같은 고부가가치 산물을 생산할 수 있어, 연구 가치가 굉장히 높습니다. 하지만 낮은 생산성과 공정상의 높은 비용 및 에너지 소비로 인해 산업화를 위한 경제성이 그리 높지 않다는 평가를 받고 있습니다. 지금까지 대부분의 미세조류 고부가가치 산물 생산 연구가 미세조류 셀 내부에 내제된 물질의 양을 향상시키는 방향으로 진행되어 왔습니다. 본 연구에서는 미세조류 유래 바이오 산물 생산의 전체 공정을 경제성 있게 디자인하기 위해, 셀 내부의 물질이 아닌 셀 외부로 배출되는 물질을 만들어 downstream 공정을 효율적으로 만들고자 하였습니다. 본 연구에서는 화장품과 고분자 소재로 사용될 수 있는 glycolic acid를 생산하는 미세조류 생물공정을 개발하였습니다. 미세조류에서 glycolic acid는 기존의 central carbon metabolism이 아닌 광합성/광호흡 메커니즘에 의해 만들어질 수 있습니다. 미세조류는 RuBisCo를 통해 주로 이산화탄소를 고정하지만 약간의 산소를 고정화하기도 합니다. 산소를 고정화하는 과정에서 glycolic acid가 생성되고, glycolic acid는 셀에게 toxic 한 물질이기 때문에, chloroplast, mitochondria 내의 복잡한 대사경로를 거쳐 재사용 가능한 carbon metabolite로 전환되게 됩니다. 그리고 이를 광호흡 메커니즘이라고 부릅니다. 이 과정에서 glycolic acid가 glyoxylate로 전환되기 위해 필요한 glycolate dehydrogenase (GYD1) 효소가 제 기능을 하지 못하면 glycolic acid는 셀 내부에서 전환되지 못하고 셀 외부로 빠져나오게 됩니다. 우리는 GYD1에 mutation이 생긴 Chlamydomonas reinhardtii 균주 (GYD1mutant)를 이용하여 two-stage 연속배양 공정을 개발하였습니다. Glycolic acid는 기본적으로 광호흡 메커니즘을 통해 생성되므로 ambient air가 필요하지만, ambient air만으로는 미세조류에 충분한 CO2를 공급하지 못하여 바이오매스 생산에 한계가 있고, 결과적으로 충분한 glycolic acid를 생산하지 못합니다. 따라서 growth stage와 glycolic acid production stage를
- Chem. Eng. J.
- 2021.12.13
김훈

University of Wisconsin-Madison

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 리그닌 (lignin)은 cellulose 그리고 hemicellulose와 더불어 식물의 세포벽을 이루고 있는 3대 주요 구성 요소중의 하나이며, 지구상의 거의 모든 육상 식물에 존재합니다. 리그닌의 polymerization은 peroxidase와 hydrogen peroxide에 의한 (또는 laccase에 의한) radical reaction으로 진행되는 것으로 알려져 있으며, 그 전체적인 완벽한 구조나 sequence는 현재로서는 알 수가 없습니다. 그러나, nuclear magnetic resonance (NMR)와 같은 기기분석이나 DFRC나 thioacidolysis 같은 화학적 분석 방법에 의해 그 기본 monomer (monolignol)들은 주로 p -coumaryl alcohol, coniferyl alcohol, 그리고 sinapyl alcohol이고, 그 monomer들이 주로 β-O-4, β-5, 그리고 β-β의 연결 구조로 구성되어 있음이 밝혀졌습니다. 식물체 내에서 리그닌은 아주 다양한 중요한 역할을 하지만, 그 중에서도 외부의 공격으로부터 식물 자신을 보호하기 위한 수단의 하나로서 리그닌의 역할이 매우 중요합니다. 이번 연구는 식물이 곤충으로부터 공격을 받았을 때 식물이 자신을 보호하기 위한 수단으로 어떻게 리그닌을 이용하는지를 보여주는 좋은 예로서, 식물체내에서 거대하게 증가된 리그닌 양을 확인, 측정하고 그 리그닌 구조를 2D NMR을 이용하여 분석한것이 이번 논문의 기본 골격 중의 하나입니다. Wild tobacco ( Nicotiana attenuata )의 pith 부위가 Trichobaris mucorea 애벌레의 공격을 받았을 때, 리그닌이 거의 없던 그 pith 부분에서 많은 양의 리그닌이 새롭게 생성되었으며, 또한 amine계열의 화합물인 feruloyltyramine가 분리된 리그닌과 함께 새로이 나타났습니다. 또한 리그닌이 WT보다 상대적으로 줄어든 CAD-downregulated transgenic을 이용하여 리그닌 양이 많을수록 애벌레의 성장이 약화된다는 것을 증명하였으며, 더불어 jasmonic acid-deficient transgenic을 이용하여 jasmonate signaling pathway와 ligninfication (lignin polymerization)의 연관성을 다시 한번 증명하였습니다. 이번 연구에서는 식물 방어 수단의 기초적인 연구를 하기 위해 transgenic 식물들을 이용하였는데, 리그닌 구조를 바꾼 transgenics와 mutants를 이용한 연구는 세계적으로 이미 30년 이상의 역사를 가지고 있습니다. 처음에는 주로 펄프와 가축을
- New Phytol.
- 2021.11.09
- Juin Yau Lim(경희대학교)
- 유창규(경희대학교)
Blockchain as a frontier in biotechnology and bioenergy applications
- Trends Biotechnol. Available online 7 October 2021. | https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2021.09.006
- 2021.10
- 이재훈(한국과학기술연구원)
- 정제형(한국과학기술연구원)
Improving lignocellulosic biofuel production by CRISPR/Cas9?mediated lignin modification in barley
- GCB Bioenergy Volume13, Issue4 April 2021 Pages 742-752
- 2021.04
Improved production of bacterial cellulose through investigation of effects of inhibitory compounds from lignocellulosic hydrolysates
- GCB Bioenergy Volume13, Issue3 March 2021 Pages 436-444
- 2021.03
- 생명과학
Germplasm evaluation of Kenaf (Hibiscus cannabinus) for alternative biomass for cellulosic ethanol production
- GCB Bioenergy Volume13, Issue1 January 2021 Pages 201-210
- 2021.01
- 생명과학
- 최석현(State University of New York-Binghamton)
A portable papertronic sensing system for rapid, high-throughput, and visual screening of baterial electrogenicity
- Biosens. Bioelectron. Volume 165, 1 October 2020, 112348 | https://doi.org/10.1016/j.bios.2020.112348
- 2020.10
- 바이오·의료융합
High?yield lipid production from lignocellulosic biomass using engineered xylose?utilizing Yarrowia lipolytica
- GCB Bioenergy Volume12, Issue9 September 2020 Pages 670-679
- 2020.09
차지원

KAIST

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 지구온난화와 석유 고갈로 문제가 심각해지면서 바이오매스로부터 미생물을 이용해 바이오 화합물과 바이오연료를 생산하고자 하는 필요성이 대두되고 있습니다. 특히 목질계 바이오매스는 농업 및 산림업에서 다량으로 공급이 가능하여 현실적이고 경제적인 대안으로 고려되어 왔습니다. 이에 따라 목질계 바이오매스로부터 효소 당화나 강산 당화와 같은 다양한 전처리 기술을 통해 미생물이 이용 가능한 당을 확보하고, 목적 화합물을 효율적으로 생산할 수 있는 대사 회로를 갖춘 미생물을 개발하고자 하는 연구가 다수 진행되고 있습니다. 하지만 미생물은 포도당을 포함한 여러 종류의 당이 존재할 경우 탄소 이화 대사 억제 작용으로 인해 비효율적인 당 소모능을 보입니다. 따라서 혼합당인 목질계 당화액의 효율적인 소모 및 대사산물 생산을 위해 외래 자일로오스 수송 유전자 도입 및 적응진화를 수행하였습니다. 이렇게 개량된 미생물을 통해 네 종류의 당을 포함하는 소나무 당화액으로부터 2,3-부탄디올을 효율적으로 생산할 수 있었습니다. 본 연구에서는 두가지 종류의 실당화액으로부터 개량 균주의 효율적인 당 소모능을 보였고, 이에 따른 향상된 2,3-부탄디올 생산성을 입증함으로써 연구의 목적을 달성할 수 있었습니다. 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다. 본 연구는 카이스트 생명화학공학과 정기준 교수님 연구실(Protein Engineering Laboratory, PEL)에서 진행되었습니다. 본 연구실은 유전공학을 바탕으로 미생물 기반 고부가가치 산물의 고생산을 위한 전략 개발을 중점적으로 연구하고 있습니다. 특히 본 연구에서와 같이 경제적이고 지속가능한 바이오매스 유래 혼합당을 효율적으로 이용하기 위해 합성생물학 연구를 통해 우량 균주를 개발하고 대량 배양을 통해 유용한 바이오 연료를 생산하는 연구가 진행 중에 있습니다. 3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람 저를 지도해 주시는 정기준 교수님께서는 연구를 진행하기에 앞서 항상 논리를 강조하십니다. 따라서, 뜻밖의 연구 결과가 나올 때면 새로운 논리를 찾아 계획을 세웁니다. 새롭게 설계한 대로 진행하여 목표로 했던 결과가 나올 때면 가장 보람을 느낍니다. 또한 교수님 지도 하에 탄탄한 초
- GCB Bioenergy
- 2020.03.27
- 차지원(KAIST)
  Interview
- 정기준(KAIST)
Engineering of Klebsiella oxytoca for production of 2,3?butanediol using mixed sugars derived from lignocellulosic hydrolysates
- GCB Bioenergy First published: 23 January 2020 | https://doi.org/10.1111/gcbb.12674
- 2020.01
- 고자경(한국과학기술연구원)
- 이선미(한국과학기술연구원, UST, 고려대학교)
Improved bioconversion of lignocellulosic biomass by Saccharomyces cerevisiae engineered for tolerance to acetic acid
- GCB Bioenergy First published: 10 October 2019 | https://doi.org/10.1111/gcbb.12656
- 2019.10
Raw plant-based biorefinery: A new paradigm shift towards biotechnological approach to sustainable manufacturing of HMF
- Biotechnol. Adv. Available online 6 August 2019, 107422 | https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2019.107422
- 2019.08
- 생명과학