온실 가스의 주범 ‘메탄’식품 소재와 바이오 플라스틱 원료 만들기

[기계신문] 경희대 학교 화학 공학과 이운요루 교수 연구팀이 메탄으로 고 부가가치 화학 제품을 생합성하는 전략을 제시하고, 그 전략에 따라 메탄 유래의 식품 소재와 바이오 플라스틱 원료를 생산하는 기술 를 개발했다.

메탄은 온실 가스의 주요 성분으로 이산화탄소보다 지구 온난화의 가능성이 84 배 높다. 한편 메탄은 천연 가스와 바이오 가스의 주성분으로 풍부하고 가격이 매우 저렴하고 탄소원으로 활용할 수있다.

대부분의 미생물 기반 바이오 촉매는 바이오 매스 유래의 포도당을 탄소원으로 사용하고 포도당은 전체 프로세스 비용의 많은 부분을 차지하고있다. 반면 메탄이 풍부하고 저렴하며 식량 자원이 아니기 때문에 윤리적 인 문제없이 매력적인 차세대 탄소원으로 평가되고있다.

메탄 기반 바이오 리파이너리는 지속 가능한 고 부가가치 화학 물질 생산을위한 유망한 접근법이며, 메탄 자화 균은 메탄을 탄소원으로 사용할 수 있으며, 메탄의 생물학적 전환 을위한 매력적인 플랫폼 균주이다.

최근 미국, 유럽 및 한국을 중심으로 메탄의 생물학적 전환을 통한 고 부가가치 유용 산물의 생산 기술의 개발에 대한 관심이 높아지고있어 메탄 자화 균 플랫폼 기술의 개발과이를 이용한 고 부가가치 제품의 생산에 관한 원천 기술 개발은 향후 석유 화학 가스 기반 바이오 화학으로 보완 할 수 있으며, 미래의 핵심 기술이다.

연구팀은 메탄 자화 균에 관한 연구 동향을 분석하고 메탄 자화 균의 메탄 및 메탄올의 대사 메탄 자화 균에 사용 된 시스템 생물학과 합성 생물학 접근, 대사 공학으로 개량을 통한 메탄 자화 균 화학 물질 및 바이오 연료 생산을위한 연구 전략을 제시했다.

연구팀은이 같은 전략을 바탕으로 메탄과 이산화탄소를 동시에 동화 할 수있는 타입 II 메탄 자화 균의 개량에 성공했다. 또한 개선 된 메탄 자화 균을 가스 발효 식품이나 사료 소재 인 라이신과 바이오 나일론의 원료 인 카다 베린을 생합성 할 수 있었다. 리신은 음식이나 사료로 사용되는 아미노산에서 한국이 점유율 1 위를 기록하고있다.

뛰어난 내열성과 기계적 강도 덕분에 다양한 산업 분야에서 활용되고있는 나일론은 대부분 석유에서 생산된다. 더 지속 가능한 바이오 나일론의 생산이 요구되는 가운데, 석유 유래의 나일론과 나일론을 만들 수있는 재료이다 카다 베린을 온실 가스로부터 얻을 수있는 실마리를 찾은 것이다.

이운요루 교수는 “온실 가스이기도하지만, 천연 가스, 셰일 가스, 바이오 가스의 주성분으로 경제적 인 탄소 자원 인 메탄을 환경 친화적으로 활용할 수 있다면, 기후 변화 대응 측면 하지만 의미가있을 것으로 기대된다 “고 말했다.

기존의 라이신 생산 공정은 식량 자원 인 포도당을 탄소원으로 사용한다. 이번 기술은 가격이 낮은 폐가스 자원 인 메탄을 사용하는 기술이며, 온실 가스 인 메탄을 고 부가가치 물질로 전환하여 제거함으로써 기후 변화 대응에 기여할 수있는 것 것으로 기대된다.

저렴한 천연 가스, 셰일 가스, 바이오 가스 및 온실 가스 인 메탄을 이용한 바이오 나일론의 제조에 사용되는 모노머의 생산은 기존의 석유 화학 기반의 나일론 산업의 지속 가능한 대안으로 고려 할 수있다.

한편, 과학 기술 정보 통신부 · 한국 연구 재단이 추진하는 C1 가스 리파이너리 사업의 지원에 도출 된 메탄 자화 균 플랫폼 Cell Press에서 발행하는 “Trends in Biotechnology ‘온라인 판에 8 월 19 일 게재되었다.

또한 메탄 유래 리신과 카라 베린 생산은 영국 화 학회가 발간하는 ‘Green Chemistry “9 월 1 일 온라인 게재되어 있으며, 연구의 우수성을 인정 백 커버 (back cover) 논문 선정됐다.

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오산미 기자 [email protected]

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