온실가스 걱정 없는 친환경 플라스틱, 이 세균에 달렸다 [핵잼 사이언스]

현재 지구 대기는 80%의 질소와 20%의 산소로 구성돼 있다. 처음부터 그랬던 것은 아니다. 다른 분자와 잘 반응하는 산소의 경우 광합성 생물의 힘이 없었다면 지금처럼 대기에 풍부하게 존재하기 어려웠다. 이런 광합성 생물의 시조는 바로 작은 세균인 시아노박테리아(cyanobacteria), 남세균이라고 불리는 생물이다. 이들은 작지만 복잡한 화학 공장으로 이산화탄소와 물, 햇빛을 이용해 여러 가지 화학 물질을 만들어낸다.

과학자들은 시아노박테리아를 이용해 온실가스의 주범인 이산화탄소를 유용한 물질로 만들 수 있는 방법을 연구해왔다.

영국 맨체스터 대학의 매튜 폴크너 박사, 프레이저 앤드루 박사, 나이젤 스크루턴 교수 연구팀은 시아노박테리아를 이용해 플라스틱의 기초 원료 물질 중 하나인 시트라말레이트(citramalate)의 생산량을 늘리는 연구를 진행했다.

시트라말레이트는 탄소와 산소 5개, 수소 6개로 된 단순한 유기물로, 각종 대사 과정에서 중간물질 역할을 한다. 이 물질을 가공하면 폴리메타크릴산 메틸(Poly(methyl methacrylate), PMMA) 같은 플라스틱의 원료로 사용할 수 있다. 연구팀은 자연적으로 시트라말레이트를 생산하는 시아노박테리아 균주인 시네코시스티스(Synechocystis) PCC 6803 균주에 주목했다.

연구팀은 이 사이노박테리아가 가장 많은 시트라말레이트를 생산하는 배양 조건을 연구하고 균주를 개량해 시트라말레이트 생산량을 본래보다 23배 정도 늘리는 데 성공했다. 최적의 온도, 햇빛, 이산화탄소, pH, 영양분을 제공하면 시네코시스티스 PCC 6803 균주는 소규모 실험실 환경에서 하루에 배양액 1L당 1.59g의 시트라말레이트를 생산했다.

물론 상업적으로 대량 생산이 가능한 수준은 아니지만, 연구팀은 앞으로 가능성이 충분하다고 보고 생산량을 더 늘리기 위해 연구하고 있다. 아직 갈 길이 멀지만 성공한다면 화석연료에 의존하지 않으면서 오히려 이산화탄소를 제거하는 친환경 플라스틱의 시대가 열릴 수 있는 만큼 지속적으로 도전할 가치는 충분해 보인다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com