이산화탄소에서 바이오 플라스틱 20배 이상 뽑아내다

제목	이산화탄소에서 바이오 플라스틱 20배 이상 뽑아내다
추천 연구 논문	Biohybrid CO2 electrolysis for the direct synthesis of polyesters from CO2 (PNAS 120 (14) e2221438120 (2023))
선정 이유	전 세계적으로 기후변화 문제가 심각해짐에 따라 이를 기후 위기로 인식하고 이에 대응하려는 적극적인 관심과 노력이 요구되고 있다. 그중 기후변화의 주원인으로 여겨지는 온실가스인 이산화탄소를 포집, 활용, 저장(CCUS: carbon capture, utilization, and storage)하는 기술 개발이 큰 주목을 받고 있다. 이산화탄소를 활용하여 재자원화하는 여러 방법 중에서 전기화학적 이산화탄소 전환 기술은 전기에너지를 이용해 이산화탄소를 유용한 화학물질로 전환할 수 있는 기술이다. 이는 고온‧고압 조건이 아닌 일반적인 온도와 압력에서 이루어지므로 설비 운용이 용이하고, 태양 전지나 풍력에 의해 생산된 재생가능한 전기에너지를 이용할 수 있으므로 온실가스 감축 및 탄소 중립 달성에 기여하는 친환경 기술로 많은 관심을 받고 있다.
주요 내용	전기화학적 이산화탄소 전환 기술과 미생물을 이용한 바이오 전환 기술을 연계하여 이산화탄소로부터 멀티카본의 고부가가치의 화합물인 바이오 플라스틱을 생산하는 기술을 개발하였다. 이 전기화학-바이오 하이브리드 시스템은 전기화학전환 반응이 일어나는 전해조와 미생물 배양이 이루어지는 발효조가 연결된 형태로, 전해조에서 이산화탄소가 포름산으로 전환되면, 이 포름산을 발효조에 공급하여 Cupriavidus necator라는 미생물이 탄소원으로 섭취하여 미생물 유래 바이오 플라스틱인 폴리하이드록시알카노에이트(polyhydroxyalkanoate, PHA)를 생산할 수 있게 되었다.
시사점	개발한 하이브리드 시스템을 통해 C. necator 균은 이산화탄소로부터 세포 건조 중량의 83%에 달하는 높은 함량의 PHB를 생산하였으며, 이는 4 cm2 전극에서 1.38 g의 PHB를 생산한 결과로서 세계 최초 g 수준의 생산이며 기존 연구 대비 20배 이상의 생산성이다. 또한 해당 하이브리드 시스템은 연속 배양(continuous culture)의 가능성을 보여줌으로써 추후 다양한 산업공정으로의 응용 또한 기대된다.