한국과학기술원(KAIST) 조병관 생명과학과 교수팀이 산업 부생가스 등으로 대량 발생하는 고농도 일산화탄소(CO)를 고부가가치 바이오케미칼로 전환할 수 있는 ‘생체촉매 기반 C1 바이오 리파이너리’ 기술을 개발했다.
연구팀이 생체촉매로 활용한 아세토젠 미생물은 혐기성으로 ‘우드-융달 대사회로’를 이용해 C1 가스로부터 아세트산을 만들어낸다.
문제는 미생물이 60% 이상 고농도 CO 조건에서는 생명 활동이 저해 받아 생체촉매로 사용할 수 없다는 점이다.
산업 발생 C1 가스의 10~70% 정도에 CO가 포함되는 만큼 저항성을 높이는 것이 중요하다.
연구팀은 아세토젠 미생물 중 하나인 ‘유박테리움 리모좀 균주’를 고농도 CO 조건에 지속 노출해 내성이 뛰어난 돌연변이체(ECO2)를 발굴했다.
CO가 60% 이상 포함된 합성가스 조건에서 야생형 미생물보다 약 6배 정도 빠른 성장 속도를 보였다.
이를 통해 ECO2 돌연변이 미생물에 농업용 자재나 식품첨가제 등에 사용되는 바이오케미칼2,3-부탄다이올 생합성 경로를 도입해 C1 가스를 C4 화학물질로 전환할 수 있는 미생물 기반 생체촉매 시스템을 개발했다.
이번 연구는 C1 가스 바이오 리파이너리의 핵심 원천기술로 다양한 산업현장에 적용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
연구 결과는 국제 학술지 ‘화학 공학 저널(Chemical Engineering Journal)’ 6월 22일자 온라인판 게재됐다.
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