에너지연, 이산화탄소를 먹이로 경제적인 항암 치료 물질 만드는 공정 개발

전해액 속 미생물 이용 고효율·다기능 생리활성물질로 전환 성공

(지디넷코리아=박희범 기자)지구 온난화의 주범 이산화탄소(CO₂)를 항암 치료 물질로 전환하는 혁신적인 고효율 공정이 개발됐다.

한국에너지기술연구원은 광주친환경에너지연구센터 이수연 박사 연구팀이 이산화탄소를 항산화· 항암 효과를 지닌 카로티노이드로 전환하는데 성공했다고 22일 밝혔다.

카로티노이드는 40개의 탄소 원자로 구성된 탄화수소 화합물이다. 프로비타민 A로 전환되거나 항산화, 항염, 항암 등의 효능을 가진 생리활성물질이다.

한국에너지기술연구원 광주친환경에너지연구센터 연구진. 아랫줄 맨오른쪽이 연구책임자인 이수연 박사다.(사진=에기연)

통상 미생물전기합성 반응기의 음극 전해액에 이산화탄소를 주입시키면 미생물(Rhodobacter sphaeroides, 로도박터 스페로이드)이 바이오활성소재인 카로티노이드를 생산하게 된다.

그러나 이 방법은 문제가 있다. 미생물이 성장하기 위해서는 상온, 상압 환경이 필요한데, 이 환경에서는 이산화탄소가 잘 녹지 않는 다는 점이다. 미생물 양분 부족 현상이 발생한다. 이산화탄소의 카로티노이드로의 전환 효율도 한 자릿수로 뚝 떨어진다.

연구책임자인 이수연 박사는 "전해액에 이산화탄소를 어떻게 녹일지를 고민했다"며 "이산화탄소 흡수제인 모노에탄올아민(Monoethanolamine, C2H7NO)을 이용한 결과전환 물질의 생산 효율을 10%로 확보하는 등 경제적인 수준까지 끌어 올렸다"고 말했다.

연구팀은  전환 물질의 범위도 넓혔다. 기존의 미생물전기합성 기술이 낮은 이산화탄소 농도로 인해 부탄올, 에탄올 등 낮은 탄소수(3~4개 정도)를 지닌 물질을 주로 생산한다.

이수연 박사는 "카로티노이드는 세포의 노화를 억제하는 효능으로 화장품, 보충제 등에도 활용된다"며 "‘플랫폼 케미컬(다목적 화학물질)’ 기술로 온실가스 감축과 재활용을 통한 탄소중립 달성에 기여할 것”으로 기대했다.

습식 이산화탄소 흡수제 기반 음극 전해액을 적용한 미생물전기합성 기술 모식도.

이 박사는 또 "특허등록도 마쳐 원천기술도 확보했다"며 "상품 균주를 개량하기 위해 라이코펜이나 배타카로틴으로 전환하는 공정을 현재 개발 중"이라고 덧붙였다.

연구결과는 유럽화학회가 발행하는 화학분야 국제 학술지 ‘켐서스켐(ChemSusChem, IF 8.4)’에 게재됐다. 

박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)