‘영원의 화학물질’ 먹어 없애는 박테리아가 있다고?

‘포에버 케미칼’(Forever Chemical), 영원한 화학물이라고 불리는 물질이 있다. 열에 강하고 얼룩이 쉽게 생기지도 않고 분해도 잘 안되면서 가격도 저렴하다. 내구성이 뛰어나니 생활용품부터 반도체, 자동차까지 널리 쓰였다. 바로 과불화화합물(PFAS)이다.

미국 기업 듀폰과 3M이 PFAS와 이 물질의 일종인 PFOA(과불화옥탄산)을 이용한 대표적인 기업으로 꼽힌다. 듀폰의 주방용품과 3M의 생활용품은 수십년간 대다수 미국인이 즐겨 사용해 왔다. 이 때문에 미국인들의 몸에서는 PFAS 성분이 발견된다고도 본다. 이 물질의 유해성은 1990년대 말에서야 확인됐고, 많은 기업들이 이 물질을 쓰지 않겠다는 선언을 하기에 이르렀다.

그러나 이미 제품에 사용된 물질을 다른 용도로 재활용도 불가능하고 한 번 유출되면 반영구적으로 떠돌면서 환경을 오염시켜 PFAS는 골칫거리로 남았다.

아이러니한 일이지만, 과거에는 쉽게 분해되지 않는 물질을 연구하던 과학자들이 이제는 반대로 PFAS를 쉽게 분해할 수 있는 방법을 연구하고 있다. 하지만 과불화 화합물을 분해하기 위해서는 많은 비용과 복잡한 화학 공정이 필요하다.

버펄로 대학의 다이애나 에이가 교수 연구팀은 지구에서 가장 작은 화학 공장인 박테리아에서 해결책을 찾아냈다. 연구팀은 PFAS에 오염된 포르투갈의 토양에서 살고 있는 박테리아를 조사한 끝에 과불화 화합물을 분해하는 능력을 지닌 세균인 라브리스 포르투칼렌시스(Labrys portucalensis)의 F11 균주(F11)를 찾아냈다.

F11은 3가지 형태의 PFAS를 분해하는 능력이 있는데, 100일간 배양한 결과 독성이 있어 새롭게 규제 물질이 된 PFOS를 100% 제거하는 것으로 밝혀졌다. 그리고 100% 제거는 하지 못했지만, 두 종의 PFAS의 일부(5:3 fluorotelomer carboxylic acid의 58%, 6:2 fluorotelomer sulfonate의 21%) 역시 제거할 수 있었다.

F11은 글자 그대로 PFAS를 먹어 치우는데, 일단 영양가가 없지만 단단히 결합되어 있는 불소 원자를 분리한 후 탄소 분자를 에너지원으로 사용한다. 연구팀은 이 박테리아를 개량해서 다른 먹을 것이 풍부한 상태에서도 PFAS를 우선적으로 먹게 할 수 있을 것으로 보고 있다.

이렇게 개량한 박테리아를 하수처리 시설에 도입하면 환경으로 유입되는 PFAS를 최대한 제거할 수 있다. 또 오염된 토양에 세균을 직접 뿌려 오염 물질을 먹어 치우게 하는 방법도 있다.

물론 일단 환경으로 유입된 오염물질은 쉽게 제거가 어렵기 때문에 PFAS를 사용하지 않거나 유입 자체를 막는 것이 가장 좋은 방법이다. 하지만 갑자기 대체할 물질을 찾기도 어렵고 이미 환경에 유입된 물질은 최대한 제거해야 하는 만큼 저렴하고 효과적인 대안이 필요하다. 박테리아가 그 해결책이 있을지 후속 연구 결과가 주목된다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com