미생물을 생촉매로 사용하는 합성가스 발효 기술은 지속가능한 친환경 에너지원 개발에 매우 중요한 대안으로 분류된다. 합성가스가 바이오 연료 및 바이오 화합물로 경제적 가치가 높은 초산, 에탄올, 부티르산, 부탄올 등을 대량 생성할 수 있기 때문이다.
합성가스와 C1가스(탄소 개수가 1개인 가스) 발효를 상업화하기 위해서는 산물을 단일화하고 고품질로 생산할 수 있는 미생물 대사전환을 위한 균주 개발이 필수적이다. 하지만 기존 기술은 미생물 생장과 생산성 저하 등 문제로 이론은 그럴싸하나 상업화에 한계가 많은게 현실이다.
국내 연구진이 합성가스를 에탄올 단일물질로 바꾸는 획기적인 개념의 미생물 대사전환 기술을 개발하는데성공했다. 장차 탄소 중립에 중요한 자리를 차지하는 바이오 에너지를 대량 생산하는 데 매우 유용하게 활용될 것으로 기대된다.
한국연구재단은 장인섭 광주과학기술원(GIST) 환경·에너지공학부 교수와 최인걸 고려대 융합생명공학과 교수 연구팀이 합성가스와 C1 가스 미생물 발효에 필요한 단일 화합물 생성 및 고급화 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.
연구팀은 이산화탄소를 흡수해 대사 물질인 아세트산(빙초산)을 만들어내는 미생물 아세토젠의 발효 특성을 주목한 결과 대사전환을 통해 에탄올 단일 생산이 가능함을 확인했다.
아세토젠은 이산화탄소나 일산화탄소와 같은 C1가스 기반 기체를 에너지 효율이 높은 대사회로인 ‘우드-융달 경로’(Wood-Ljungdahl pathway)를 통해 아세트산으로 바꿨다.
이어 아세토젠에 에탄올 대사 경로를 도입해 기존 대사 경로를 이용해 아세트산을 만드는 과정인 ‘아세토제네시스’에서 에탄올을 단일 생산할 수 있는 ‘에탄올로제네시스’로 대사전환이 가능하다는 사실을 확인했다.
연구팀은 이 과정에서 아세토제네시스의 최종 산물은 초산이란 통념을 깨고 단일 산물 에탄올 생산 균주를 확보하는 기술을 독자 개발하는 쾌거를 올렸다.
연구를 이끈 장인섭 교수는 “개발된 균주는 미생물 발효 과정에서 혼합 산물이 생성되는 기존 한계를 극복하고 단일 화합물 생산이라는 중요한 진전을 이뤄냈다”고 말했다.
장 교수는 이어 "향후 지속 가능한 바이오 에너지 생산의 핵심 기술로 경제적이고 친환경적인 바이오 에너지 대량 생산 가능성을 크게 높일 것으로 기대된다”고 강조했다.
과학계에선 "이번 연구가 합성가스를 활용한 바이오 연료 및 화합물 대량 생산의 새로운 가능성을 열어 궁극적으로 탄소중립과 지속 가능한 에너지 생태계를 구축하는 데 크게 이바지할 것"이라고 평가하고 있다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 C1 가스리파이너리 사업의 지원으로 수행됐다. 연구 성과는 국제학술지 '트렌드 인 바이오테크놀로지(Trends in Biotechnology)' 온라인 판에 1월 9일자로 게재됐다.
댓글
0