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[IT뉴스]미세플라스틱, 우리가 다 씹어 먹어 줄게!

온카뱅크관리자

2024-05-02 05:03:17

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 韓과학자 주도 미생물 개발 눈길 
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 유전자 변형 고초균, TPU에 혼합 5개월 내 ‘90% 이상’ 생분해 효과
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 <img alt="고온에서도 살아남도록 유전자 변형한 고초균(오른쪽)을 삽입한 생분해성 폴리우레탄(TPU). UCSD 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/02/seoul/20240502050318514iaex.jpg" data-org-width="580" dmcf-mid="ue7YPTEQCB" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/02/seoul/20240502050318514iaex.jpg" width="658">
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 고온에서도 살아남도록 유전자 변형한 고초균(오른쪽)을 삽입한 생분해성 폴리우레탄(TPU). UCSD 제공
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 환경 분야에서 지구온난화와 함께 시급히 해결해야 할 문제를 꼽으라면 플라스틱 폐기물 급증이라고 하겠다.
 플라스틱 쓰레기가 증가하면서 미세플라스틱의 폐해도 커지고 있다. 크기가 5㎜ 이하인 미세플라스틱은 하수처리 과정에서도 걸러지지 않아 하수구를 통해 그대로 강과 바다로 흘러간다. 코로나19 이후 급증한 플라스틱 용기와 마스크 등 폐플라스틱이 바다로 들어가 햇빛이나 바닷물의 염분으로 마모돼 부서지면서 벌써 미세플라스틱 오염은 심각한 상태에 이르고 있다. 미세플라스틱은 토양, 표층수, 바다로 흘러 들어가 먹이피라미드 가장 아래쪽에 있는 생물들이 섭취한 뒤 먹이사슬을 따라 최종 소비자인 사람에게 전달돼 축적될 가능성도 크다.
 이런 가운데 한국인 과학자가 주도한 연구팀이 플라스틱 고분자 물질을 빠르게 분해하는 미생물을 개발해 눈길을 끈다.
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 <img alt="제1 저자인 한국인 과학자 김한솔 UCSD 박사가 고초균을 포함한 생분해성 열가소성 폴리우레탄을 늘리고 있다. 이번에 개발한 플라스틱은 기존의 열가소성 폴리우레탄보다 약 40% 더 강하고 탄력이 우수한 것으로 확인됐다. UCSD 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/02/seoul/20240502050320290jfln.jpg" data-org-width="580" dmcf-mid="72a6If0CWq" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/02/seoul/20240502050320290jfln.jpg" width="658">
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 제1 저자인 한국인 과학자 김한솔 UCSD 박사가 고초균을 포함한 생분해성 열가소성 폴리우레탄을 늘리고 있다. 이번에 개발한 플라스틱은 기존의 열가소성 폴리우레탄보다 약 40% 더 강하고 탄력이 우수한 것으로 확인됐다. UCSD 제공
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 미국 캘리포니아 샌디에이고대(UCSD) 나노공학과, 생물공학과, 조지아대 신소재연구소, 한국화학연구원 바이오화학연구센터, 바스프(BASF) 미국 열가소성 폴리우레탄 연구소, 덴마크 덴마크공과대 공동 연구팀은 플라스틱이 사용되는 동안은 휴면 상태에 있다가 땅에 묻히는 등 폐기되면 활성화돼 플라스틱을 분해하는 박테리아 포자를 개발했다. 이번 연구에는 한국인 과학자 김한솔 박사가 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 5월 1일 자에 실렸다.
 열가소성 폴리우레탄(TPU)은 고무와 플라스틱의 장점을 모두 가진 고분자 물질로 휴대전화 케이스, 신발, 바닥 매트, 쿠션, 메모리폼, 자동차 부품 등 다양한 용도로 쓰인다. 그러나 현재로서는 TPU를 재활용할 수 있는 방법이 없어 수명이 다하면 고스란히 폐기물로 버려진다. 생분해성 폴리우레탄을 개발하기 위한 연구는 많지만 지금까지 나온 것들은 플라스틱으로서 고유한 특성이 손상되기 때문에 산업용으로 활용되지 못하고 있다.
 연구팀은 몇 가지 박테리아 균주를 확보해 TPU를 유일한 에너지원으로 사용하는 능력과 성장 속도를 평가했다.
 그 결과로 얻은 것이 고초균(바실루스 서브틸리스)이다. 고초균은 공기, 마른 풀, 하수, 토양에 흔히 존재하는 호기성 세균으로 콩을 발효시킨 메주나 낫토를 만드는 데 중요한 역할을 한다. 더군다나 고초균 포자들은 인간과 동물에게 대체로 무해하다는 장점이 있다.
 연구팀은 고초균이 플라스틱 생산 온도인 135도에서도 완벽하게 살아남을 수 있도록 유전자를 변형했다. 유전자 변형 고초균 포자와 TPU 조각을 플라스틱 압출기에 넣고 녹인 뒤 신개념 생분해성 플라스틱을 만들었다.
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 <img alt="고초균을 삽입한 생분해성 폴리우레탄을 적정한 온도와 습도 환경에 노출하면 5개월 만에 90% 이상 분해된다. UCSD 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/02/seoul/20240502050321679cgdi.png" data-org-width="580" dmcf-mid="zyzJWRbYCz" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/02/seoul/20240502050321679cgdi.png" width="658">
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 고초균을 삽입한 생분해성 폴리우레탄을 적정한 온도와 습도 환경에 노출하면 5개월 만에 90% 이상 분해된다. UCSD 제공
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 연구팀은 유전자 변형된 고초균을 포함해 만든 TPU의 거동을 시뮬레이션했다. 그 결과 이 플라스틱을 땅속에 묻으면 플라스틱이 빠르게 생분해되는 것으로 예측했다. 특히 37도, 상대 습도 44~55%의 상태를 유지하면 5개월 내 플라스틱의 90% 이상 생분해한다는 사실을 밝혀냈다.
 조나단 포코르스키 UCSD 재료과학연구센터 교수는 “이번에 개발한 새로운 유형의 바이오 플라스틱은 플라스틱 산업의 환경 발자국을 줄이는 데 도움이 될 수 있을 것”이라고 밝혔다. 포코르스키 교수는 “이번에 개발한 생분해성 플라스틱처럼 외부에서 미생물을 추가 투입하지 않고도 스스로 분해될 수 있는 기술은 플라스틱 처리에 있어 다양하게 쓰일 수 있을 것으로 생각한다”고 덧붙였다.
 유용하 과학전문기자
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