석탄에서 뽑아낸 단백질 사료, 기존의 1/1000 토지 면적으로 생산 가능

중국 과학자들이 석탄에서 가축 사료 단백질을 저렴하게 만드는 방법을 개발했다. [사진=DALL-E AI 생성 이미지]

바이오연료용 생명공학을 다루는 국제전문지 'Biotechnology for Biofuels'는 중국 과학자들이 석탄을 단백질로 전환하는 효율적이고 저렴한 방법을 개발했다고 9일 밝혔다.

이로써 적은 양의 토지를 사용하면서도 자연의 식물보다 훨씬 효율적으로 가축에게 사료 공급을 할 수 있을 것으로 보인다.

UN식량농업기구(FAO) 자료에 따르면 전 세계 가축 방목지와 동물사료 생산을 위한 농경지를 합치면 4,000만 제곱킬로미터(㎢)에 달하는 놀라운 면적을 차지한다. 이는 지구 전체 육지 면적의 4분의 1이 훨씬 넘는 규모이며 '거주 가능'으로 정의된 토지의 거의 40%에 해당한다.

육류 위주의 서구식 식단이 환경적으로 지속가능하지 않다는 비판을 받는 이유 중 하나는 동물에게 먹이를 주기 위해 식물을 재배하기 때문에 숲으로 남겨두거나, 다른 용도로 사용할 수 있는 토지를 비효율적으로 사용한다는 점이다.

식량생산을 위한 전 세계 토지 사용량. 현재 지구의 전체 건조 지대의 4분의 1 이상이 가축 사료와 방목용 식물 재배에 사용되고 있다. [자료=UN식량농업기구(FAO) & Our World in Data]

한 가지 해결책은 실험실에서 키운 육류로 전환하는 것도 있지만, 다른 방법으로 가축 사료용 단백질을 생산하는 것이다. 이는 특히 중국에 큰 도움이 될 것이다. 중국과학원(CAS)의 생명공학 연구팀에 따르면, 중국은 현재 단백질 원료의 약 80%를 대두 등의 형태로 수입해야 하는데, 이는 중국의 심각한 식량 안보 문제와 직결된다.

그래서 연구팀은 1960년대 영국의 다국적 석유 및 가스 회사인 BP가 개척한 석유에서 단백질을 생산하는 생명공학 기술을 바탕으로 화석연료를 사용하여 단백질을 생산할 수 있는 공정에 대한 연구에 착수했다.

CAS팀의 생산 공정은 다음과 같이 진행된다. 먼저 석탄을 가스화하여 메탄올로 전환하는데, 이 기술은 현재 탄소 배출이 거의 없는 상태에서 실행할 수 있는 기술이다. 그런 다음 이 메탄올을 특수한 피치아 파스토리스(Pichia pastoris) 효모 균주에게 공급하면 효모가 메탄올을 발효시켜 다양한 아미노산, 비타민, 무기염, 지방, 탄수화물이 포함된 단일 세포 단백질을 생산한다. 이렇게 만들어진 유기체는 식물보다 단백질이 훨씬 풍부하며 다양한 동물 사료에서 생선, 대두, 육류 및 탈지유를 부분적으로 대체하는 데 사용할 수 있다.

연구팀의 핵심적인 혁신은 효모 균주를 선택하고 유전자 조작으로 이전 균주보다 메탄올의 독성 영향을 더 잘 견딜 수 있도록 만들어 전환 효율을 극대화하고, 공정 중 손실되는 탄소량을 최소화하는 것이었다.