바이오연료 생산효율 높일 새 미생물 개발

[아이뉴스24 최상국 기자] 내연기관 퇴출을 향한 시대적인 흐름 속에서도 화석연료를 대체하기 위한 바이오연료 연구는 계속되고 있다.

KIST 청정에너지연구센터 고자경, 이선미 박사팀은 식량이 아닌 목질계 바이오매스를 이용해 고농도의 바이오연료를 생산할 수 있는 새로운 미생물을 개발했다고 30일 발표했다.

연구팀은 기존의 목질계 바이오연료 전환 미생물의 유전체를 편집하고 진화시켜 바이오연료 전환효율을 극대화시키는 데 성공했다고 밝혔다.

바이오에탄올, 바이오디젤 같은 바이오연료에 대한 연구는 옥수수, 사탕수수 등 기존의 곡물 기반 바이오연료가 불러일으킨 윤리적 논란에서 벗어나기 위해 식량을 원료로 하지 않는 2세대 바이오매스 기반 바이오연료 연구로 전환하고 있다.

하지만 목질계 바이오매스는 바이오연료로 전환하는 과정에서 발생하는 아세트산이 바이오연료 생산 미생물의 성능을 저해하는 문제가 있어 상용화에 어려움을 겪어 왔다.

바이오연료 수율을 극대화하기 위해서는, 바이오매스 내에 가용한 모든 당(글루코스로 대표되는 육탄당과 자일로스로 대표되는 오탄당)의 완전 활용이 가능하고, 바이오매스 전처리 과정에서 발생하는 저해물질로 인해 성능이 저하되지 않는 균주의 개발이 필수적이다.

KIST 연구진은 이를 극복하기 위해 새로운 미생물을 개발했다. 유전자 가위를 이용해 바이오연료 생산 미생물의 유전체를 편집하고, 자연계에서 발생하는 진화의 과정을 실험실 안에서 단시간 내에 효과적으로 유발하는 공법(적응진화공법)을 적용했다. 이를 통해 바이오매스 내의 당(糖)을 효과적으로 전환하면서 아세트산에 대한 저항성이 강화된 미생물을 개발했다.

연구진은 "이 신규 미생물을 활용하면 기존 바이오연료 생산시 버려지던 성분으로부터 이론적 최대치의 98% 수율로 바이오연료를 생산할 수 있으며 특히 설탕을 추출하고 버려지는 사탕수수 부산물로는 세계최고의 수율로 바이오연료를 생산할 수 있었다"고 밝혔다.

연구진은 또한 그동안 개발된 바이오연료 생산 미생물은 특정 바이오연료만 생산할 수 있었지만 이번에 개발한 미생물은 유전자 가위를 이용한 유전체 편집기술을 활용해 바이오연료뿐 아니라 바이오플라스틱, 바이오폴리머 등의 생산이 가능한 플랫폼 미생물로서도 활용 가능할 것으로 기대하고 있다.

KIST 이선미 박사는 “이번 연구성과는 기존에 상용화된 1세대 바이오연료의 한계를 넘어서 지속가능성과 경제성이 향상된 2세대 바이오연료의 상용화를 앞당길 수 있는 중요한 기술이 될 것”이라고 기대했다.

이 연구는‘Global Change Biology Bioenergy’ 최신호에 'Improved bioconversion of lignocellulosic biomass by Saccharomyces cerevisiae engineered for tolerance to acetic acid'라는 제목으로 게재됐다.

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