(The hybrid reactor developed at UC Berkeley has a chamber on the left that contains the nanowires and bacteria that reduces CO2 into organic molecules, while the chamber on the right is where oxygen is produced. UC Berkeley photo by Peidong Yang)
(A hybrid reactor developed at UC Berkeley uses bacteria and sunlight to convert CO2 into acetate. UC Berkeley image by Peidong Yang)
캘리포니아 대학 버클리 캠퍼스 (University of California, Berkeley)의 과학자들이 박테리아를 살아있는 화학 공장으로 이용해 이산화탄소를 아세테이트 (acetate)처럼 더 유용한 물질로 바꾸는 하이브리드 리액터를 개발했습니다. 페이동 양 (Peidong Yang)이 이끄는 연구팀은 본래 이산화탄소와 물, 태양 에너지를 이용해서 유기물을 만드는 연구를 진행 중이었습니다. 하지만 초기 에너지 전환율은 0.4%에 불과했습니다.
연구팀은 사람 머리카락보다 훨씬 얇은 실리콘 나노와이어를 이용해서 효율을 3.6%로 끌어올렸습니다. 연구팀의 접근법 가운데 가장 독특한 것은 박테리아를 미니 화학 공장으로 활용한다는 것입니다. 사실 인공광합성이라고 부를 수 있는 광화학 촉매는 여러 가지가 개발되어 있습니다. 하지만 수소가 아니라 더 복잡한 유기물을 만들기 위해서는 한 단계로는 어렵습니다. 여러 단계의 복잡한 화학 반응을 일이켜서 더 복잡한 유기물을 만들 수 있는 것은 바로 생명체 자체입니다.
연구팀은 Sporomusa ovata라는 박테리아를 이용해서 이산화탄소와 물을 이용해서 아세테이트를 비롯한 유용한 유기물을 만들 수 있다는 것을 입증했습니다. 그런데 방법이 독특합니다. 실리콘 나노와이어에 태양에너지를 노출시키면 여기서 전자가 방출되어 박테리아가 물질을 변환시키는 에너지로 사용됩니다. 이 방법의 장점은 매우 단순하고 간단한 장치로 복잡한 화학 반응을 일으켜 물과 이산화탄소를 아세테이트와 산소로 바꿀 수 있다는 것입니다.
이 하이브리드 리액터는 대기의 96%가 이산화탄소인 화성에서 이상적인 연료 및 산소 발생 장치가 될 수 있습니다. 복잡한 시스템 대신 작고 간단한 반응기에 박테리아만 담아가면 되기 때문에 소형 경량화가 가능하고 현지에서 얼마든지 원료를 공급할 수 있기 때문입니다. 이 경우 산업용으로 규모를 키우지 않아도 되는 것은 물론입니다.
나름 흥미로운 접근법이라고 생각합니다.
참고
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