[논문] 생물계면활성제를 이용한 디이젤 오염토양 세척기술
 
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  [논문] 생물계면활성제를 이용한 디이젤 오염토양 세척기술
  글쓴이 : 금마     날짜 : 09-08-28 16:29     조회 : 6719     추천 : 0     비추천 : 0    
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대한환경공학회 '98추계학술대회 논문초록집, 공주대학교 199811.7~8
 
생물계면활성제를 이용한 디이젤 오염토양 세척기술
Development of a diesel-contaminated soil washing technology using bigsurfactant
임영경, 문예준, 조용남, 정욱진, 정병철
명지대학교 청정기술원/화학공학과, 생명공학과
 
1. 서론
 토양에 오염된 유류성분을 제거하기 위한 토양세척(soil washing) 기술은 적절한 계면활성제를 사용하여 토양입자에 결합되 있는 유해유기물질의 표면장력을 약화시키는 방법이다. 기존의 계면활성제로는 대부분 화학적계면활성제를 이용하였으나 계면활성제 자체가 2차 오염을 유발시켜 환경에 악영향을 미치게 될 우려가 있어, 최근에는 생분해성이 뛰어나고 2차 오염 문제를 해결할 수 있는 생물계면활성제(biosurfactant)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 국내에서는 생산이 안되고 전량 수입이 되는 생물계면활성제를 생산하여 추출된 생물계면활성제를 이용하여 디이젤로 오염된 토양에서의 세척실험에 대한 공정을 확립하고자 하였다. 균주로써 Pseudomonas aeruginosa와 Torulopsis bombicola 균주를 선정하였으며, 생성된 각각의 생물계면활성제들인 rhamnolipid와 sophorolipid를 이용하여 효율적인 토양세척능을 확립하고자 실험을 수행하였다.
 
2. 실험방법
 본 연구에서 사용된 토양은 경인도 용인시 야신에서 채취하였고, #12체를 통과한 토양을 사용하였으며, 토양의 물리적 특성으로 ph와 함수율 측정을 국내 토양오염공정시험법에 제시된 방법에 준하여 분석하였다.
 생물계면활성제 rhamnolipid의 생산균주인 P.aeruginosa의 배양조건으로는 Kay's minimal medium에 24시간 배양시킨 후 glucose 0.5%를 탄소원으로 PPGAS 배지에서 재배양하였다. T.bombicola는 YM agar slant에 48시간 배양 후 YM 현탁배지에서 계대배양하여 sophrolipid를 생산하였다.
 토양세척실험은 세척효율을 비교하기 위해 기초실험으로서 화학적 비이온계 계면활성제 Tween 80, Tween 20, Span 20, 생물계면활성제인 sophorolipid와 rhamnolipid를 선정하였다. 실험방법은 50ml vial에 건조토양 5g과 디이젤 0.8g을 오염시켜 화학적 계면활성제(3%)를 각각 25ml씩 넣고 300rpm에서 24시간 교반한 후 1ml을 분취하여 10,000rpm에서 5분간 급속교반하고 30분간 정체시켰다. 상등액 0.5ml를 micro tube에 분취하여 n-hexane 1ml를 넣고 10초간 vortexing한 다음 30분간 정체시킨 후 상등액을 분취하여 GC(HP 6890)로 정량분석하였다.
 
3. 실험결과
 본 연구에서 토양세척실험용으로 채취한 토양의 ph와 함수율을 토양오염공정시험법에 따라 측정한 결과 ph는 약 6.4 함수율은 약 16.5%로 나타났으며 산업체등의 저유소부근의 ph는 대개 4.5부근의 산성토양으로 나타났다. 생물계면활성제 생산균주인 P.aeruginosa와 T.bombicola 세포의 성장 곡선을 분석한 결과 비성장속도(μ)는 각 0.024hr-1, 0.04hr-1이였고, sophorolipid는 24시간 배양 후 최대 생산량 7g/L, rhamnolipid는 배양 60시간 후 1.06g/L의 생산량을 보였으며 생산된 계면활성제는 추출하여 세척실험에 사용되었다.
 희분식 토양세척실험으로 화학적 비이온계 계면활성제(Tween 20, Tween 80, Span 20)와 생물계면활성제(rhamnolipid,sophoorlipid)에 대한 디이젤 제거효율을 비교한 결과는 다음 표1에 나타내었다.
 
표1 계면활성제 종류에 따른 디이젤 세척효율 비교

종류

화학적 비이온계 계면활성제

생물계면활성제

Tween 20

Tween 80

Span 20

rhamnolipid

sophorolipid

디이젤
세척효율

70.24%

91.12%

77.95%

92.61%

95%

 
4. 결론
 본 연구에서는 디이젤로 임의로 오염시킨 토양을 P.aeruginosa와 T. bombicola 균주에 의해 생성된 생물계면활성제(rhamnolipid, sophorolipid)를 사용하여 회분식 토양세척실험을 한 결과, 화학적 계면활성제보다 생물계면활성제를 사용하였을 경우, 디이젤 세척효율이 더 우수하며 대개 90% 이상의 세척효율을 보였다. 생물계면활성제를 이용한 연속식 토양세척실험을 통해 실제 현장에 적용할 수 있는 최적의 토양세척 공정조건들을 수립하고자 한다.
 
5. 참고문헌
 1) 환경오염공정시험법, 동화기술, 1996
 2) Yimin Zhang and Raina M. Miller, Effect of Rhamnolipid(Biosurfactant) Structure on Solubilization and Biodegradation of n-Alkanes, Applied and Enviro. Microbiology, 1995, 61(6), 2247-2251
 3) Yimin Zhang, Enhanced Octadecane Dispersion and Biodegradation by a Pseudomonas Rhamnolipid Surfactant(Biosurfactant), Applied and Env. Micro, 1992, 58(10), 3276-3282
 4) Jian Wu and Lu-Kwang Ju, Extracellular particles of polymeric material formed in n-hexadecane fermentation by Pseudomonas aeruginosa, J. Biotech, Vol. 59, 1998, 193-202




타롱이   09-09-03 10:32
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타롱이   09-10-11 00:58
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