감자 전분으로 24시간 만에 생분해 플라스틱…'석유 의존' 줄인다

스페인 연구진이 감자 전분을 이용해 24시간 만에 생분해성 플라스틱을 만드는 기술을 개발했다.

스페인 바르셀로나대 연구팀은 유전자 변형 박테리아를 활용해 고부가가치 생분해성 바이오 플라스틱인 '폴리하이드록시뷰티레이트'(PHB)를 단일 공정으로 생산하는 데 성공했다고 15일(현지시간) 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '바이오리소스 테크놀로지'(Bioresource Technology)에 게재됐다.

PHB는 석유 기반 플라스틱과 달리 재생 가능한 자원으로 만들어지며, 토양이나 해양 환경에서 미생물에 의해 분해된다. 이 때문에 플라스틱 폐기물 문제와 탄소 배출을 줄일 대안으로 주목받아왔다.

연구팀은 산업 바이오 기술에 널리 쓰이는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 박테리아의 유전자를 편집해 PHB 생산 능력을 극대화했다.

연구팀은 유전자 가위 기술인 '크리스퍼-카스9'(CRISPR-Cas9)을 이용해 박테리아의 대사 경로를 재설계했다. 기존 연구에서 이 박테리아의 PHB 축적률은 건조 세포 무게의 13% 미만에 그쳤다.

하지만 유전자 조작을 통해 PHB 축적률을 51.8%까지 끌어올렸다. 또한 전분을 분해하는 효소(α-아밀레이스)를 만드는 유전자를 추가해, 가공되지 않은 감자 전분을 24시간 만에 PHB로 직접 전환하는 단일 공정을 구현했다.

연구팀은 플라스크 규모 배양 실험에서 바이오매스 11.3g/L와 PHB 5.8g/L를 얻었으며, 생산된 PHB는 상업용 제품과 유사한 순도를 보였다고 설명했다.

연구팀은 "이번 기술은 환경 문제를 가치 있는 자원으로 전환해 순환 경제와 탈탄소 경제에 기여할 기회를 제공한다"고 밝혔다.