Fossil fuels such as petroleum and petroleum products are widely used as a major energy source for everyday life and industry around the world. Total petroleum hydrocarbons (TPH) released during the production, transportation and storage of fossil fuels, cause serious soil and groundwater contamination. Among the various techniques used for the treatment of TPH-contaminated soil and groundwater, bioremediation has been frequently applied for the clean-up of contaminated soil and groundwater using indigenous microorganisms. However, the high toxicity caused by TPH and lack of nutrient in groundwater are the main obstacle for the application of bioremediation. Therefore, for the facilitated degradation of TPH in the contaminated soil and groundwater, it is necessary to develop a strategy to keep the enough microbial population. Therefore, as the mean of keeping microbial population, this thesis evaluated the potential application of microbeads to promote the biodegradation of TPH by immobilizing nutrients and microorganism in microbeads. To this end, microorganisms are encapsulated in alginate/gellan gum microbeads (AGMs) with the suitable mechanical strength and sizes. The microbial consortium-encapsulated AGMs were then tested for TPH biodegradation through lab-scale batch and continuous column experiments.
일상생활과 산업의 주요 에너지원으로서 석유와 석유 제품과 같은 화석 연료가 전 세계적으로 널리 이용되고 있다. 화석 연료의 생산, 운송 및 보관 과정에서 유출되는 석유계총탄화수소 (TPH)와 같은 액상 연료는 심각한 토양 및 지하수 오염을 야기한다. 토양과 지하수 내에 존재하는 TPH의 제거를 위해 사용되는 다양한 기술 중, 생물학적인 복원(Bioremediation)은 탄화수소를 탄소원으로 이용하는 미생물을 이용하여 오염된 토양 및 지하수를 정화하는 기술로써, 환경친화적이며 경제적인 것으로 알려져 있다. 그러나 TPH의 높은 독성으로 인한 미생물의 활성 저하 및 사멸, 지하수내 빈영양 상태로 인한 영양분의 불균형은 생물학적인 복원을 저해하는 주요 원인 중 하나이다. 따라서, 생물학적 복원 기술을 활용한 오염 토양 및 지하수의 조기 정화를 위해서는 활성이 높은 미생물의 적절한 개체수를 유지할 수 있는 기술 개발이 필수적이다. 따라서, 본 학위논문에서는 생분해 가능한 고분자 유기물로 제조된 마이크로 고형물 내에 영양 염류와 미생물을 고정하고, TPH로 오염된 모사 지하수 환경에 적용하여 TPH의 생분해 촉진 가능성을 평가하였다. 이를 위해, 기계적 강도와 크기 조절이 가능한 alginate/gellan gum 마이크로 고형물을 제조하고, 고형물 내에 복합 균주를 고정화하는 기술을 개발하였다. 개발된 복합 균주 담지 마이크로 고형물은 실험실 규모의 회분식 실험과 연속 컬럼 실험을 통하여 TPH 생분해 효과를 검증하였다.
