탄소 중립 바이오 플라스틱 만드는 보라색 세균 [고든 정의 TECH+]

[서울신문 나우뉴스]

배양 중인 Rhodopseudomonas palustris TIE-1. 출처=Joe Angeles/WashU

올해 여름 많은 국가가 역대급 더위와 기상 이변을 겪었습니다. 하지만 지구 대기 중 온실가스 농도는 계속 증가하고 있기 때문에 앞으로는 이보다 더 더운 여름이 우리를 기다리고 있습니다. 지구 기온 상승을 막기 위한 많은 노력에도 불구하고 인간이 배출하는 온실가스의 양은 아직 크게 줄지 않고 있습니다.

과학자들은 이 문제를 해결하기 위해 많은 연구를 진행하고 있습니다. 더 용량이 높고 저렴하면서도 화재 위험은 낮춘 차세대 배터리 개발이나 더 효율이 좋은 풍력 발전기와 태양 전지 개발이 좋은 사례입니다. 하지만 이산화탄소는 발전 부분이나 자동차 같은 운송 수단에서만 배출되는 것이 아닙니다. 우리가 매일 사용하는 플라스틱이나 각종 의약품 등이 석유화학에 의존하고 있어 생산과 폐기 과정에서 모두 이산화탄소를 배출하고 있습니다.

워싱턴 대학 아피타 보스 교수가 이끄는 연구팀은 색다른 곳에서 석유화학 제품의 대안을 찾고 있습니다. 바로 산소를 생산하지 않는 광합성 세균인 홍색세균(purple bacteria)이 그 주인공입니다. 홍색세균은 박테리오클로로필 a와 b, 그리고 카로티노이드 색소를 사용해 광합성을 합니다. 색소 때문에 이들의 색은 보라색, 붉은색, 갈색, 오렌지색까지 다양합니다. 홍색세균은 광합성에 물을 사용하지 않고 결과물로 산소를 내놓지 않지만, 이산화탄소를 이용해 영양분을 만든다는 점은 녹색 식물이나 시아노박테리아와 똑같습니다.

연구팀이 주목한 부분은 일부 홍색세균이 만드는 폴리하이드록시알카노에이트 polyhydroxyalkanoates(PHAs)라는 천연 폴리머입니다. 이 폴리머를 가공하면 일반적으로 사용하는 플라스틱과 비슷한 제품을 만들 수 있습니다. 그리고 이렇게 만들어진 플라스틱은 생분해성이 우수해 쓰레기 문제도 줄일 수 있습니다. 문제는 PHA를 만드는 홍색세균이 많지 않고 만들더라도 양이 적다는 것입니다.

워싱턴 대학 대학원생인 에릭 코너스는 로도미크로비움(Rhodomicrobium) 속에 속하는 두 종의 홍색세균이 충분한 질소와 약한 전류만 있으면 PHA를 충분히 만든다는 사실을 발견했습니다. 역시 같은 연구팀에 속하는 오니아 라나이보아리소아는 라도슈도모나스 팔루스트리스(Rhodopseudomonas palustris) TIE-1에 RuBisCO라는 유전자를 삽입해 PHA 생산량을 크게 늘릴 수 있다는 사실을 발견했습니다.

상업화가 가능할 정도로 PHA 생산성이 높고 배양하기도 쉬운 홍색세균을 만들 수 있다면 탄소 중립 플라스틱 생산에 청신호가 켜질 수 있습니다. 앞으로 가야 할 길이 많지만, 친환경 이미지에 널리 사용되는 녹색 대신 보라색 세균이 탄소 중립 사회를 앞당길 수 있을지 주목됩니다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com