Agarose and microalgae have sugars that can make valuable products. Developing hydrolysis process to get fermentable sugar is main issue. Generally, hydrolysis of biomass uses acid catalyst, such as sulfuric acid, nitric acid, or hydrochloric acid. However, neutralization and desalting processes needed for production of sugar that is suitable for use as fermentation. In this work, layered transition metal oxide, $HNbMoO_6$, used as solid acid catalyst that shows great performance in hydrolyzing sugars such as sucrose, starch and even cellulose. 43.2%, 44.2% of galactose yield obtained in the condition that was 10g/L of agarose using 26.6g/L of $HNbMoO_6$ and 0.05N sulfuric acid at 120 oC. Layered $HNbMoO_6$ can be recycled at least two times with slight loss in catalytic performance. Although there was big loss after three times, regeneration process solved the loss problem. $HNbMoO_6$ was recycled 8 times with two times of regeneration process and obtained 95% maximum sugar yield compared to the first hydrolysis reaction. In microalgae cases, Chlorella and Nannochloropsis species used for hydrolyzing. 81.3% and 80.2% maximum sugar yield obtained using 20g/L of Chlorella ABC001 and HS1 in the condition that 53g/L $HNbMoO_6$ at 150 oC. However, in Nannochloropsis cases that have thick cell walls, sugar yield shows big difference between using solid and acid catalyst. Chlorella ABC001 also shows great performance in high concentration which obtained 74.8% of sugar yield. Because of microalgae is not soluble in water, solid-solid is difficult to separate. To overcome this problem, calcination method used for separation. Hydrolysate was calcination at 580 oC in order to get rid of microalgae. In addition, through optimizing the condition of calcination and mixing process, 50g/L of Chlorella ABC001 shows 3 times of recycle to obtain valuable sugar products.
아가로즈나 미세조류는 당을 함유하고 있고, 이 당을 이용하여 여러가지 상업적 가치물을 생산할 수 있기에, 가수분해 하여 당을 얻는 공정을 개발하는 것이 중요하다. 층 구조를 가진 전이금속 고체산 촉매는 작은 이당류부터 고분자인 녹말이나 셀룰로오즈를 가수분해하는 능력이 기존에 있는 고체산 촉매보다 뛰어난 것으로 알려져 있다. 아가로즈 10g/L를 120도에서 가수분해하였을 때, 0.05N의 황산 사용하였을 때, 44.2%의 갈락토오즈 수율을 얻었고 26.6g/L의 $HNbMoO_6$를 사용하였을 때, 황산과 비슷한 43.2%의 수율을 얻었다.
$HNbMoO_6$는 최소 2번까지 손실 없이 가수분해효율을 보여 재활용이 가능하였고 큰 손실이 발생할 때 재활성화시켜 문제점을 해결하였다. 그리하여 8번째 반응까지 두번의 재활성을 시켜 처음 반응의 95%의 갈락토즈 가수분해 효율을 보였다. 미세조류의 경우 클로렐라 2종, 나노클로롭시스 2종을 가수분해하여 발효당을 얻었다. 20g/L의 미세조류를 당화할 때, $HNbMoO_6$ 53g/L를 사용하였고, 클로렐라의 경우 ABC001에 대해서는 150도에서 81.3%, HS1에 대해서는 150도에서 80.2%로 높은 당화수율 보였다. 하지만 세포벽이 두꺼운 나노클로롭시스의 경우 당화효율에 있어 액체산과 고체산 촉매는 차이를 보였다. 높은 당화수율과 높은 탄수화물 함량을 가진 ABC001을 이용하여 고농도 50g/L 가수분해 최적화 공정을 거친 결과, 74.8%의 높은 가수분해수율을 보였다.
미세조류는 물에 녹지 않기에 고체산 촉매를 재활용 할 때, 고체와 고체를 분리해야하는 어려움이 있다. 이를 극복하기 위해 본 연구는 태우기 기법을 이용하여 미세조류를 고온에서 태워 분리하였다. 가수분해된 산물을 580도에서 태워 미세조류를 날리고 재활성화 시켜 가수분해를 다시 시킨 결과 처음 결과의 73%의 당화수율을 보여 재활용 가능성을 확인하였다.
또한 태우기 과정과 믹싱과정의 최적화를 통해 50g/L의 ABC001 미세조류에 대해 3번의 재활용 가능성을 확인하여 고체산 만을 이용한 미세조류 가수분해 가능성을 보았다.
