한국에너지연구원 광주친환경에너지연구센터 이수연 박사 연구진이 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 항산화, 항암 효과를 지닌 카로티노이드로 전환하는데 성공했다.

이산화탄소 배출로 인한 기후변화가 전 세계적 문제로 부각된 상황에서 이를 해결하기 위한 이산화탄소 전환 기술이 각국마다 경쟁적으로 개발되고 있는 가운데 이산화탄소를 에틸렌, 프로필렌 등 고부가 화학물질로 전환하는 기술은 탄소감축과 함께 산업에 활용 가능한 제품을 생산할 수 있다는 점에서 탄소중립 실현의 핵심기술로 부각되고 있다.

최근 유망한 이산화탄소 전환 기술로 미생물전기합성(MES)을 통한 화학물질 생산기술이 주목받고 있다.

미생물전기합성은 주로 미생물이 포함된 물을 전해액으로 만들고, 전해액에 이산화탄소를 녹여 미생물의 양분으로 활용하는 방식을 사용한다.

하지만 미생물이 성장하는 상온, 상압 환경에서는 이산화탄소가 물에 녹는 양이 매우 적어 미생물의 양분 부족이 발생하고, 최종 전환되는 물질의 생산성도 떨어지게 된다.

이를 해결하기 위해 연구진은 이산화탄소 흡수제인 모노에탄올아민을 전해액에 녹여 미생물이 활용할 수 있는 이산화탄소의 양을 증가시켰다.

이를 통해 미생물의 이산화탄소 소모량을 늘리고 에너지 생산과 생장, 대사활동도 함께 촉진해 전환되는 물질의 생산 효율을 향상시켰다.

연구진은 전환 물질의 범위도 넓혔는데 기존의 미생물전기합성 기술이 낮은 이산화탄소 농도로 인해 부탄올, 에탄올 등 낮은 탄소수를 지닌 물질을 생산하는 반면 이번에 개발된 기술을 활용하면 높은 탄소수를 지닌 카로티노이드를 생산할 수 있다.

연구책임자인 이수연 박사는 “이번 연구결과는 미생물전기합성을 통한 이산화탄소를 고부가가치 물질로 전환하는 새로운 접근법을 제시했다.”며, “”바이오에너지와 바이오화학 분야에서 친환경적이며 높은 잠재력을 지닌 ‘플랫폼 케미컬(다목적 화학물질)’ 기술로 온실가스 감축과 재활용을 통한 탄소중립 달성에 기여할 것으로 기대된다.“고 밝혔다.