수소-이산화탄소(5:1) 혼합가스 순환장치를 장착한 반응기를 이용하여 독립영양형 메탄생산세균을 농화하였으며, 생산된 메탄의 농도는 10%미만이었다. 30일 이상 농화배양한 후 16S-rDNA 동질성을 이용하여 반응기에서 생장하고 있는 세균을 분석한 결과 수소를 단일 에너지 원으로 이용하는 Methanobacterium curvum와 Methanobacterium oryzae로 확인되었다. 농화된 세균을 hollow-fiber수소 공급장치를 장착한 반응기에 배양하여 메탄의 농도를 30%까지 향상하였다. 그러나 농화된 세균을 hollow-fiber 수소 공급장치와 미량의 수소를 생산하고 전기화학적 환원성 환경을 유도할 수 있는 장치를 장착한 복합형 반응기에 적용한 결과 메탄의 생산성은 50%가지 향상하였다. 이러한 결과는 독립영양형 메탄생산세균을 농화 또는 대량 배양하기 위해서 hollow-fiber 수소 공급장치와 전기화학적 환원력을 복합적으로 이용하는 것이 유리하다는 것을 보여주는 것이다.
A gas-circulating bioreactor was used for enrichment of autotrophic methanogens. Mixture of hydrogen and carbon dioxide (5:1) was used as a sole energy and carbon source. Anaerobic digestive sludge isolated from wastewater treatment system was inoculated into the gas-circulating bioreactor. The enrichment of two chemolithotrophic methanogens, Methanobacterium curvum and Methanobacterium oryzae was accomplished in the gas-circulating bioreactor. The enriched bacteria were cultivated in a bioreactor equipped with hollow-fiber hydrogen-supplying system (hollow-fiber bioreactor), and a hybrid-type bioreactor equipped with hollow-fiber hydrogen-supplying system and electrochemical redox control system. The methane productivity was maximally 30% (V/V) in the hollow-fiber bioreactors and 50% (V/V) in the hybrid-type bioreactor.
