버려진 식물을 플라스틱 원료로 바꾸는 '특별한 용매'

이상엽 KAIST 생명화학공학과 특훈교수· 한순규 화학과 교수 공동연구팀

국내 연구팀이 기존에 잘 사용되지 않던 특별한 용매를 사용해 식물에서 플라스틱 원료를 분리하는 친환경 기술을 개발했다.

KAIST(카이스트)는 이상엽 생명화학공학과 특훈교수와 한순규 화학과 교수 공동연구팀이 미생물 발효 공정과 유기화학 반응을 합쳐 바이오 원료에서 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 파라자일렌 (이하 BTEX) 같은 플라스틱 원료를 생산하는 공정을 개발했다고 12일 밝혔다. 이번 연구는 저명 국제학술지 'PNAS'(미국국립과학원회보)에 지난 2일 게재됐다.

BTEX는 페트병, 스티로폼, 나일론 등의 원료로 석유를 정제해 만든다. 최근엔 석유를 대체해 폐목재 같은 식물을 BTEX 생산에 활용하는 방법이 논의됐지만, 화학 구조가 복잡해 난제로 남아 있었다.

연구팀은 미생물이 포도당과 글리세롤을 이용해 페놀, 벤질 알코올과 같은 산소화된 중간물질을 만든다는 데 착안했다. 이 중간물질에서 산소를 제거하면 벤젠, 톨루엔 등의 BTEX를 만들 수 있다.

연구팀은 '아이소프로필 마이리스테이트'(IPM)라는 특별한 용매를 사용했다. IPM은 복잡한 정제 과정 없이도 중간물질에서 산소를 제거했다. 이 과정에서 미생물 균주의 생장이나 성능을 저해하지도 않았다.

연최경록 녹색성장지속가능대학원 교수는 "IPM은 끓는점이 높다는 성질 때문에 BTEX를 쉽게 분리하고 재활용할 수 있다"며 "석유화학을 대체할 지속 가능한 대안이 될 수 있다"고 했다.

한순규 교수는 "기존에 잘 쓰지 않던 용매 IPM을 미생물 대사공학에 활용한 게 이번 연구의 특징"이라며 "기존 촉매와 시약의 한계를 극복했다"고 했다.

이상엽 특훈교수는 "BTEX 수요가 전 세계적으로 계속 늘어나는 가운데 석유 의존도를 낮추고 화학 산업의 탄소 발자국을 줄일 중요한 진전"이라고 했다.

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