박테리아, 전기, 그리고 나무로 만든 나일론

박테리아, 전기, 나무를 이용해 친환경적인 방법으로 나일론을 만들 수 있는 방법이 개발됐습니다. 1930년대 듀폰사의 월리스 캐리더스가 개발한 폴리아마이드계 합성 섬유인 나일론은 합성 섬유의 대명사가 되면서 본래 상품명이던 것이 일반 명사가 되었습니다.

현재도 섬유는 물론이고 각종 벨트, 로프, 기계 부품 등 여러 곳에서 사용되면서 나일론의 생산량은 매년 6.4%씩 증가하고 있습니다. 문제는 이 과정이 상당한 에너지와 폐기물을 내놓는다는 것입니다.

그 생산 과정을 보면 페놀을 고온 고압 환경에서 수소와 반응시켜 사이클로헥사놀 (cyclohexanol)을 만든 후 다시 나일론의 전구물질인 아디프산 (adipic acid)을 만드는데, 이 과정에서 상당한 양의 에너지가 들어갈 뿐 아니라 강력한 온실가스인 산화질소가 나온다는 것이 문제입니다.

독일 라이프치히 대학 (Leipzig University)의 연구팀은 이 과정 전체를 화석연료에 의존하지 않고 친환경적이고 지속 가능한 방법으로 전환하는 연구를 진행했습니다.

연구팀은 우선 나무에서 펄프 생산 후 남게 되는 리그닌을 이용해 페놀을 추출했습니다. 그리고 이 페놀을 고온 고압이 아닌 상온에서 전기화학적 방법을 이용해 사이클로헥사놀로 만들었습니다. 마지막 단계에서는 사이클로헥사놀을 아디프산으로 대사하는 세균인 Pseudomonas taiwanensis을 사용했습니다. 여기까지 해서 아디프산을 만들면 나일론 생산은 간단합니다.

이 방식은 나일론에 들어가는 에너지를 크게 줄일 뿐 아니라 산화질소 같은 부산물도 없고 모든 과정이 지속 가능한 친환경 나일론을 만들 수 있습니다. 다만 비용적인 측면에서 기존의 구축된 나일론 산업을 이길 수 있을지는 미지수입니다. 과연 가격의 장벽을 넘어서 친환경 나일론의 대량 생산이 가능할지 궁금합니다.

참고

https://newatlas.com/materials/bacteria-electricity-wood-waste-greener-nylon/

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/GC/D3GC01105D

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