[과학을 품다] 바이오 연료, 식량 아닌 목질계 바이오매스에서 얻는다
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[과학을 품다] 바이오 연료, 식량 아닌 목질계 바이오매스에서 얻는다
  • 정종오 기자
  • 승인 2019.12.01 12:00
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KIST 연구팀, 목질계 바이오매스로부터 고농도 청정 바이오 연료 생산…신규 미생물 개발
고효율 바이오 연료 생산 미생물 개발 전략 모식도.[사진=KIST]
고효율 바이오 연료 생산 미생물 개발 전략 모식도.[사진=KIST]

바이오 연료를 식량이 아닌 목질계에서 고농도로 만들 수 있는 기술이 나왔다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 청정에너지연구센터 고자경, 이선미 박사팀은 목질계 바이오매스를 이용해 고농도 바이오연료를 생산할 수 있는 미생물을 개발했다.

바이오 연료는 온실가스와 미세먼지를 줄일 수 있는 청정연료이다. 전 세계적으로 휘발유나 경유에 혼합돼 사용되고 있다. 현재 바이오 연료는 전분, 당, 식물성 기름 등과 같은 작물을 원료로 생산한다. 식량을 활용해 연료를 만들어 낸다는 윤리적 논란이 있다.

이를 대체하기 위해 연간 생산량이 약 1000억 톤에 달할 만큼 지구상에 가장 풍부하게 존재하는 목질계 바이오매스를 원료로 활용하는 2세대 바이오 연료 생산 기술이 개발되고 있다. 목질계 바이오매스는 전환공정에서 바이오 연료를 생산하는 미생물의 활동을 억제하는 물질이 발생하여 생산 효율이 낮아지는 문제로 상용화되지 못하고 있었다.

KIST 연구팀은 이런 미생물 억제물질에 의한 성능 저하를 극복해 고농도 바이오 연료 생산이 가능한 신규 미생물을 개발했다. 유전자 가위를 이용해 바이오 연료 생산 미생물의 유전체를 편집하고 자연계에서 발생하는 진화 과정을 실험실 안에서 단시간 내에 효과적으로 유발하는 공법(적응진화공법)을 적용했다.

이를 통해 바이오 연료 생산 미생물의 성능을 떨어트리는 대표적 물질인 아세트산에 대한 저항성이 강화된 신규 미생물을 개발했다. 이 신규 미생물을 활용하면 기존 바이오 연료를 생산할 때 버려지던 성분으로부터 이론적 최대치의 98% 수율로 바이오 연료를 생산할 수 있었다. 설탕을 추출하고 버려지는 사탕수수 부산물로는 세계 최고의 수율로 바이오 연료를 생산할 수 있었다.

또한 그동안 개발된 바이오 연료 생산 미생물은 특정 바이오 연료만 생산할 수 있었던 것에 반해 KIST 연구팀이 개발한 미생물은 추가 연구를 통해 바이오 연료뿐 아니라 바이오 플라스틱, 바이오 폴리머 등의 생산이 가능한 플랫폼 미생물로써도 활용할 수 있다.

이선미 박사는 “이번 연구성과는 기존에 상용화된 1세대 바이오 연료의 한계를 넘어서 지속가능성과 경제성을 높인 2세대 바이오 연료의 상용화를 앞당길 수 있는 중요한 기술이 될 것”이라고 말했다. 연구결과는 ‘Global Change Biology Bioenergy’ 최신호(논문명:Improved bioconversion of lignocellulosic biomass by Saccharomyces cerevisiae engineered for tolerance to acetic acid)에 실렸다.

정종오 기자  science@greened.kr

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