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해외동향기술

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이산화탄소를 소모해서 친환경적인 플라스틱과 연료를 생산할 수 있는 새로운 방법 ndsl 상세보기

과학기술분류

에너지/자원;생명과학

저자

KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

키워드

1. 양자점; 박테리아; 이산화탄소; 연료 2. quantum dot; bacteria; carbon dioxide; fuel

등록일

20190701

NDSL OPENAPI

초록
미국 콜로라도 대학(University of Colorado Boulder), 미국 국립재생에너지연구소(National Renewable Energy Laboratory), 영국 노팅엄 대학(University of Nottingham)의 연구진은 다양한 플라스틱과 연료를 제조할 수 있는 나노바이오 생물을 만드는데 성공했다. 이 나노바이오 생물은 공기 중의 이산화탄소와 질소를 사용해서 유용한 물질을 만들 수 있기 때문에 지구 온난화 해결과 친환경적인 화학물질 제조라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있을 것이다. 이 기술은 미생물 세포 속의 특정 효소를 활성화하기 위해 빛에 의해 활성화되는 양자점을 활용한다. 특정 효소가 활성화된 미생물은 해로운 이산화탄소를 소모하면서 생분해성 플라스틱, 가솔린, 암모니아, 바이오디젤 등과 같은 유용한 제품을 만든다. 이런 혁신은 생화학 공정의 힘으로 이루어졌다. 이것은 기후 변화에 대처하기 위해서 CO2를 포집하는데 이상적일 것이다. 이 프로젝트는 2013년에 시작되었다. 이번 연구진은 나노양자점의 잠재력을 탐구하기 시작했고, 이런 나노양자점은 특정 파장의 빛을 비추면 원하는 효과가 활성화되도록 설계되었다. 이번 연구진은 토양에서 발견되는 일반적인 미생물 세포에 특정 양자점을 주입함으로써 공기 중의 CO2와 질소를 유용한 물질로 변환시킬 수 있는 특정 효소를 촉발시킬 수 있다는 것을 발견했다. 이것은 소량의 간접 햇빛에 노출될 때 에너지원의 공급 없이 미생물의 CO2 포집을 활성화시킬 수 있었다. 각 세포는 수백만 개의 화학 물질을 만들었고, 이것은 200%의 수율 향상을 불러왔다. 물속에서 사는 미생물은 표면으로 생성물을 배출하고, 이런 표면을 벗겨냄으로써 원하는 생성물을 얻을 수 있다. 양자점과 빛을 조절함으로써 다른 생성물을 만들어낼 수 있다. 녹색 파장은 미생물이 질소를 소모해서 암모니아를 생성하게 하고, 적색 파장은 미생물이 CO2를 소모해서 플라스틱을 제조할 수 있게 한다. 이러한 미생물은 고갈되지 않으면서 이런 과정을 반복할 수 있기 때문에 지속 가능한 생산을 할 수 있다. 이상적인 시나리오는 단일 주택과 사업자에서 배출되는 이산화탄소를 연못 속의 미생물이 포집해서 바이오플라스틱을 만들어내는 것이다. 해로운 이산화탄소를 소모해서 사회적 이익이 되는 바이오플라스틱을 제조할 수 있는 이런 방법은 매우 유망한 사업 아이템이다.