화학뉴스

일본이 PHA(Polyhydroxyl Alkanoate) 제조를 효율화할 수 있는 기술 개발에 도전한다.
일본 산업기술종합연구소 생물 프로세스 연구부문의 가토 소이치로 주임 연구원은 대기 중 이산화탄소(CO2)로부터 바이오 플래스틱인 PHA를 효율적으로 제조하는 연구에 착수했다.
PHA 산출균인 랄스토니아(Ralstonia)의 게놈을 조작함으로써 전기를 먹는 균과 같이 대사능력을 부여하고 전류를 에너지원으로 이산화탄소를 환원하게끔 만들어 개량 랄스토니아를 촉매로 사용하는 바이오리액터 개발까지 진행할 계획이다.
PHA는 미생물로 제조하며 생분해성을 갖추고 있다.
랄스토니아는 대사를 통해 PHA를 저장하고 배출하는 성질이 있어 PHA 산출균의 전형으로 알려져 있으나 식물유나 당을 원료로 제조하는 기존 공법은 생산성이 떨어지고 원료 코스트가 높다는 과제가 있다.
연구진은 전기합성 미생물로 불리는 슈와넬라(Shewanella) 균을 참고해 랄스토니아의 게놈을 조작해 슈와넬라균은 전류를 에너지원으로 활용하고 이산화탄소를 유기물로 환원시키는 등 전기에너지를 화학에너지로 변환할 수 있도록 했다.
이산화탄소를 추출하고 농축시키는 능력을 부여하기 위해서는 시아노박테리아를 참고했다.
랄스토니아의 유전자를 조작하는 실험은 과거에도 진행된 바 있으나 다른 균의 구조를 도입하는 대규모 게놈 조작은 전례가 없는 도전으로, 최종적으로는 전류 상 촉매에 랄스토니아를 사용하는 기상반응형 바이오리액터 제조를 목표로 하고 있다.
전기와 이산화탄소를 공급하면 PHA 폴리머 원료를 산출하는 시스템이며 이산화탄소는 기체 형태로 주입하고 산출물은 액상으로 산출할 계획이다.
PHA는 바이오매스 플래스틱과 생분해 플래스틱의 성질을 모두 가진 바이오 플래스틱이며 가네카(Kaneka) 등이 연구개발(R&D)을 진행하고 있어 바이오 플래스틱 중에서도 가장 잠재력이 높은 편으로 평가되고 있다.
전기를 먹는 균 혹은 전기를 만드는 균은 전기미생물로 총칭되며 차세대 기술 플랫폼으로 기대되고 있다.
식물보다 월등히 우수한 효율로 이산화탄소를 유용한 물질로 변환하는 생물전기화학이 바이오와 소재의 결절점으로 중요해질 것으로 기대하고 과제인 바이오 분야의 연구를 가속화하고 있다. (K)