쌀의 비소 오염과 논의 메탄가스 배출을 동시에 줄일 수 있는 '일석이조' 신소재가 개발됐다.
중국 선양농업대학 연구팀은 이산화티타늄을 바이오차(biochar)에 결합한 복합재로 논 토양의 비소 이동과 메탄 배출을 동시에 억제하는 데 성공했다고 12일(현지시간) 국제학술지 '바이오차'에 밝혔다.
전 세계 인구 절반 이상의 주식인 쌀은 물을 채운 논에서 재배되는 특성상 두 가지 환경 문제를 안고 있다. 토양 속 비소가 물에 잠긴 환경에서 더 활발하게 움직여 벼에 흡수될 위험이 커지고, 산소가 부족한 토양에서는 온실가스인 메탄이 다량 발생한다.
연구팀이 개발한 신소재는 '이산화티타늄 탑재 다공성 활성 바이오차' 복합재다. 이산화티타늄은 독성이 강한 비소 화합물(아비산염)을 흡착하고, 바이오차는 토양 내 전자 흐름에 영향을 주어 비소 용출과 메탄 생성을 제어하는 미생물 활동을 조절한다.
실험 결과, 이 복합재는 30일 후 토양의 수중 비소 농도를 대조군 대비 88.3% 줄였다. 쌀알 오염과 관련된 유기 비소 화합물인 디메틸비산염 농도 역시 낮췄다. 동시에 누적 메탄 배출량은 37.1% 감소시킨 것으로 나타났다.
연구팀은 신소재가 토양 속 유기물을 흡착해 미생물의 먹이가 되는 것을 막고, 비소 용출을 유발하는 철 환원 작용을 늦추는 등 복합적인 원리로 작동한다고 설명했다.
연구를 이끈 왕유준 교수는 "하나의 소재로 식량 안보, 토양 오염, 기후 변화라는 연관된 문제들을 동시에 해결할 수 있음을 보여준다"고 연구의 의의를 밝혔다.
연구팀은 이 기술이 더 깨끗하고 기후 친화적인 쌀 생산으로 가는 유망한 경로를 제시한다고 평가했다. 다만 상용화를 위해서는 장기적인 성능과 실제 농작물 반응을 평가하는 추가적인 현장 연구가 필요하다.