더 효과적인 바이오 연료 만들기

(This common green microalga called Botryococcus braunii is found everywhere in the world except in sea water. It has potential to be used as a biofuel. Credit: Texas A&M AgriLife Research photo by Kathleen Phillips)

 바이오매스 에너지는 가장 오래된 에너지원이긴 하지만 현재는 제한적인 환경에서만 사용되고 있습니다. 옥수수 등을 이용한 바이오 에탄올은 실제로 제조 과정에서 막대한 화석연료를 필요로 할 뿐만 아니라 비료 및 기타 다른 부산물에서 나오는 온실 가스가 적지 않아 식량 자원 문제를 제외하고도 진정한 대체 연료인가하는 논란이 적지 않습니다. 따라서 뭔가 다른 대안이 필요합니다.  

 그래서 과학자들은 액체 연료와 비슷한 물질을 만드는 조류(algae)를 이용해서 바이오 연료를 만들기 위해 노력해왔지만, 현재까지 소규모로 생산되는 것 이외에는 널리 사용된다고 보기는 어려운 것이 사실입니다. 아직 경제성을 확보하기 어렵기 때문입니다.

 텍사스 A&M 대학의 팀 데바레네 박사(Dr. Tim Devarenne, AgriLife Research biochemist )가 이끄는 연구팀은 바이오 연료로 유망한 조류에서 액체 탄화수소 연료와 비슷한 물질을 만드는 유전자를 밝혀냈습니다. 이 연구는 미 국립 과학재단에서 200만 달러의 연구비를 지원받은 것이라고 합니다.

 보트리오코쿠스 브라우니(Botryococcus braunii )는 민물에서 사는 흔한 단세포 조류로 남극에서 사막지역까지 넓게 분포하는 종입니다. 이 조류는 가솔린이나 디젤 같은 성분과 유사한 탄화수소를 만들어낼 수 있기 때문에 이전부터 과학자들의 주목을 받았지만, 번식 속도가 매우 느리다는 문제가 있었습니다. 다른 조류와 달리 보트리오코쿠스는 일주일에 한번 분열할 만큼 속도가 느려서 대량으로 배양하기에는 적절하지 않습니다.

 연구팀은 이 조류가 기름을 만들 때 사용하는 중요한 첫 경로인 lycopaoctaene synthase(LOS)라는 효소에 집중했습니다. 결국 연구팀은 이 효소에 관련된 유전자를 규명하는데 성공했습니다. 이는 당장에 상업적인 조류 바이오 매스 연료를 생산하지는 못하지만, 앞으로 이를 이용해서 유전공학적으로 대량 생산 방식을 만들 가능성을 열었다는 데 의의가 있습니다.

 앞서 언급했듯이 아직 조류 기반 연료 생산은 걸음마 단계를 벗어나지 못하고 있습니다. 하지만 가능하다면 매우 이상적인 연료 생산 방식이기는 합니다. 대기 중 이산화탄소를 흡수해서 연료를 만들고 연료를 태우면 이산화탄소를 배출하는 방식은 영구적으로 순환이 가능하기 때문입니다. 조류는 옥수수같은 주곡 작물에 비해서 적은 면적에서도 키우기 쉽고 많은 연료를 얻을 수 있습니다.

 그러나 차세대 동력원으로써 전기 자동차 등 여러 대안들이 존재하기 때문에 과연 조류 바이오매스가 미래 에너지원으로써 얼마나 큰 지분을 차지할 수 있을지는 두고봐야 알 수 있을 것 같습니다.

 이 연구는 네이처 커뮤니케이션스에 실렸습니다.

 참고

  Hem R. Thapa et al. A squalene synthase-like enzyme initiates production of tetraterpenoid hydrocarbons in Botryococcus braunii Race L, Nature Communications (2016). DOI: 10.1038/ncomms11198                                        

  http://phys.org/news/2016-04-enzyme-discovery-scientists-path-oil.html#jCp