화학뉴스

국내 연구진이 C1 가스를 고부가가치 바이오 화학물질로 전환하는 기술을 개발했다.
KAIST(한국과학기술원) 생명과학과 조병관 교수 연구팀은 광 나노입자가 빛을 받으면 내놓는 전자를 아세토젠 미생물이 에너지원으로 이용할 수 있도록 고효율 광 나노입자가 부착된 미생물-광 나노입자 인공광합성 시스템을 개발했다고 3월9일 밝혔다.
빛을 유일한 에너지원으로 활용해 미생물이 C1 가스를 다양한 바이오 화학물질로 전환시키는 친환경 C1 가스 리파이너리(정제) 기술로 2050년 탄소중립 실현에 기여할 것으로 기대되고 있다.
아세토젠 미생물은 C1 가스를 초산(Acetic Acid)으로 전환할 수 있어 C1 가스 베이스로 바이오 화학물질을 생산하기 위한 바이오 촉매로 주목받고 있다.
C1 가스 대사를 위한 환원 에너지를 당이나 수소를 분해해 얻고 있으나 연구팀은 당, 수소를 대체하기 위해 나노입자 크기의 개별 광전극 역할을 하는 광 나노입자를 미생물 표면에 부착시킴으로서 당이나 수소 없이도 C1 가스를 활용하는데 성공했다.
기존 기술은 광 나노입자를 생합성해 세포 표면에 부착시키는 방법으로 광 나노입자의 구조와 크기를 조절하기 어려워 C1 가스 대사 효율을 높이는데 한계가 있었으나 새로운 기술은 구조와 크기가 균일하고 우수한 광전도효과를 나타내는 고효율 광 나노입자를 화학적 방법으로 합성한 것으로 알려졌다.
연구팀은 광 나노입자를 부착한 미생물이 C1 가스로부터 초산을 생산할 수 있음을 입증하고 빛을 이용한 친환경 인공광합성 시스템도 구축했으며 미생물에 대한 전사체 분석을 통해 광 나노입자로부터 생성된 전자가 미생물로 전달하는 전자수용체를 확인했다.
조병관 교수는 “미생물 기반의 생합성 광 나노입자를 활용한 기존 인공광합성 시스템의 한계를 극복했다”며 “고효율 광 나노입자를 사용해 인공광합성 효율을 증대시킬 수 있고 광 나노입자로부터 생성된 전자를 효율적으로 수용할 수 있는 인공미생물 개발연구에 실마리를 제공했다”고 강조했다.
연구 성과는 국제 학술지 미국국립과학원회보(PNAS) 온라인판에 2월23일 게재됐다. (강윤화 선임기자)