미생물로 '플라스틱' 생산한다

미생물공정을 이용한 식물유의 세바식산 전환공정 개요

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 미생물을 활용해 산업용 플라스틱을 생산하는 기술을 개발했다. 향후 우리나라에도 폐수를 유발하는 화학적 공장을 대체하는 친환경 바이오플라스틱 공장이 생겨날 것으로 예상된다.

한국생명공학연구원은 안정오 방이오상용화지원센터 박사팀이 세바식산을 식물유 원료로부터 생물학적으로 대량 생산하는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

세바식산(HOOC-(CH2)8-COOH)은 가소제, 윤활제, 화장품 및 플라스틱의 생산을 포함해 다양한 산업계에서 사용하는 물질이다. 세바식산은 현재 피마자유를 고온의 열분해하는 방식으로 생산되고 있다. 하지만 이같은 화학 공정은 심각한 환경오염을 일으킬 수 있는 황산나트륨을 함유한 폐수를 발생시킨다. 세바식산의 주요 생산국가인 중국의 경우 환경법을 통해 세바식산 생산공장의 공장가동일을 줄이는 등의 방식으로 환경 문제에 대처하고 있다.

세바식산 친환경 생산

미생물 기반의 세바식산 생산, 정제 및 중합 과정 설명도

연구팀은 생물학적 공정을 통해 세계 최고 수준의 세바식산을 생산하는데 성공했다.

연구팀은 친환경 미생물화학공정을 통해 생산된 세바식산을 고순도로 분리·정제하는데 성공했다. 특히 미생물 균주(효모 캔디다 트로피칼리스)의 유전자 조작을 통해 지방산 원료의 세바식산 생산 능력을 크게 높였다. 여기에 배양 공정에 관여하는 온도, pH, 용존산소량, 원료의 투입 속도 등의 조건들을 최적화 했다. 이를 통해 세계 최고 수준인 농도 98.3 g/L의 세바식산을 최고 수준의 수율로 생산해냈다.

연구팀은 세바식산을 폴리아마이드 중합 공정을 통해 전기절연체, 정밀부품, 필라멘트 등에 활용할 수 있는 고성능 바이오나일론 610으로 합성해내기도 했다.

롯데케미칼, 애경유화 등 참여

미생물 배양을 통해 얻은 세바식산의 분리 및 정제.

연구팀은 실험실 규모에서 구축한 세바식산 생산 공정을 파일롯 규모(50L 배양기)에서도 재현했다. 이번 연구의 산업화 가능성 높인 것이다. 이 연구에는 애경 유화㈜, ㈜롯데케미칼 등이 참여했다. 현재 우리나라에는 생물학적 공정을 갖춘 플라스틱 공장이 아예 없는 상태다.

이번 연구의 책임자인 안정오 박사는 "재생 가능한 바이오자원 유래의 세바식산 생산공정을 통해, 기존의 화학적 생산방법을 대체 가능하다는 것을 보여준 것이 성과"라며 "또한 국내기업들과의 협업을 통해 세바식산을 나일론610으로 성공적으로 합성한 것은 산·연 간 공동 연구가 국내 바이오 산업화기술 경쟁력 강화로 이어지는 좋은 사례가 될 것으로 기대한다"고 밝혔다.

이번 연구는 산업통상자원부에서 추진하는 산업핵심기술개발사업의 지원으로 수행됐다. 연구 성과는 영국왕립화학회에서 발간하는 학술지인 '그린케미스트리'에 지난해 12월 7일에 실렸다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr