화학뉴스

한국에너지기술연구원이 농업 폐기물로 연료를 만드는 효소 공정을 개발했다.
최근 기후위기에 대응해 석유 대신 바이오매스(녹색 연료)를 원료로 화학물질을 생산하는 공정기술인 바이오 리파이너리가 주목받고 있다.
특히, 비식용 바이오매스는 전분이나 포도당류를 활용한 1세대 바이오 리파이너리와 달리 식량자원 고갈 이슈가 없어 관련 연구가 활발히 진행되고 있다.
한국에너지기술연구원 민경선 박사 연구팀은 구조 기반 분자 모델링과 단백질 공학을 통해 개량된 신규 효소를 적용함으로써 볏짚과 옥수숫대 등 비식용 농업 폐기물 바이오매스로부터 바이오 연료와 바이오 플래스틱의 중간 원료인 4-하이드록시발레르산(4-Hydroxy Valeric Acid)을 생산할 수 있는 효소 공정을 개발했다.
4-하이드록시발레르산은 바이오매스에서 직접 얻을 수 없고 바이오매스를 산화시킨 뒤 레불린산(Levulinic Acid)을 얻어 다시 수소화하는 과정을 거쳐야 하나 자연계에는 레불린산을 수소화시키는 효소가 존재하지 않는다.
연구팀은 레불린산과 유사한 구조를 가진 아세토아세트산(Acetoacetic Acid)을 수소화하는 효소의 3차원 분자 구조를 개량해 레불린산을 수소화할 수 있도록 설계했다.
개발한 효소는 기존 루테늄(Ruthenium) 기반 화학 촉매보다 반응 온도와 에너지 요구량이 적으며 외부에서 고압의 수소를 공급할 필요 없이 레불린산의 부산물로 얻어지는 개미산(Formic Acid)을 통해 반응에 필요한 수소를 얻을 수 있다.
바이오 항공유 뿐만 아니라 바이오 플래스틱, 바이오 의약품 등으로도 생산이 가능할 것으로 기대된다.
연구 결과는 국제 학술지 바이오리소스 테크놀로지(Bioresource Technology) 10월호에 게재됐다. (강윤화 선임기자)