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플라스틱을 분해하는 미생물



(After a few weeks in soils, numerous soil microorganisms colonized the surface of the PBAT films and had begun to biodegrade the polymer. (Electron microscopy image) Credit: ETH Zurich / Environmental Chemistry Group)


 플라스틱은 가볍고 튼튼하며 가격도 저렴한 매우 유용한 소재지만, 오랜 시간 썩지 않고 환경에 남는다는 문제가 있습니다. 물론 썩지 않는 성질도 유용하게 쓰일 때가 있지만, 막대한 양의 플라스틱 쓰레기가 바다와 토양에 남아 환경 오염의 원인이 되기 때문에 생분해성 (biodegrade) 플라스틱에 대한 관심이 커지고 있습니다.


 그런데 생분해성 플라스틱 가운데는 진짜로 환경에서 분해되어 사라지는지 검증되지 않은 경우도 있습니다. 또 분해되는 과정과 이후에 환경에 미치는 영향에 대한 연구도 부족했습니다. 스위스 연방 공과대학 및 스위스 연방 수산 과학기술연구소(ETH Zurich and the Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology (Eawag))의 과학자들은 농업용으로 흔히 사용되는 폴리에틸렌 polyethylene (PE) 소재의 플라스틱 비닐의 대체제를 분해하는 미생물을 연구했습니다.


 농업에서 작물을 보호하기 위해 사용되는 비닐의 양은 상당하지만, 매년 다 수거되지 못하고 일부는 토양에 남게 됩니다. 매년 조금씩 썩지 않는 플라스틱 비닐이 축적되면 결국 토양이 상당히 오염되어 농작물을 생산하는데 지장이 있을 수 있습니다. 따라서 토양에서 안전하게 분해되는 대체제가 필요합니다. 연구팀은 비슷한 석유 기반 제품인 PBAT (butylene adipate-co-terephthalate)가 실제로 토양 미생물에 의해 생분해 될 뿐 아니라 바이오매스가 되어 안전하게 사라진다는 증거를 발견했습니다.


 PBAT가 실제로 이 박테리아들에 의해 분해된다는 사실을 확인하기 위해 연구팀은 탄소 - 13 동위 원소가 포함된 PBAT를 사용했습니다. 이를 토양에 넣고 실험한 결과 박테리아들이 PBAT를 이용해서 대사를 진행하는 과정에서 탄소 - 13이 포함된 이산화탄소를 만들 뿐 아니라 박테리아의 몸을 구성하는 탄소에서도 동위원소가 검출되어 이들이 실제로 플라스틱을 대사할 뿐 아니라 몸의 구성성분으로 사용한다는 점을 확인할 수 있었습니다.



(동영상) 


 연구팀은 앞으로 실험실에서 뿐 아니라 실제 야외 환경에서 기대대로 PBAT가 완전히 분해되어 안전하게 사라지는지 검증할 계획입니다. 이것이 검증된다면 생분해성 플라스틱의 사용 범위가 더 넓어지고 환경에도 안전해질 것으로 기대됩니다.



 참고



M.T. Zumstein el al., "Biodegradation of synthetic polymers in soils: Tracking carbon into CO2 and microbial biomass," Science Advances (2018). DOI: 10.1126/sciadv.aas9024 , http://advances.sciencemag.org/content/4/7/eaas9024
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