희토류 원소를 추출하는 시아노박테리아

(An image of Cyanobacteria, Tolypothrix. Credit: Wikipedia / CC BY-SA 3.0)

희토류 원소 (Rare earth elements, REEs)는 원소 주기율표에 있는 17개의 희귀 원소들로 지구 지각에 0.5-67 ppm 수준의 낮은 농도로 존재해 이런 명칭이 붙었습니다. 희토류 원소는 중국에서 대부분 생산되는데, 당연히 가격이 비쌀 수밖에 없습니다. 산화 네오디뮴의 경우 kg당 200유로 정도이고 산화 테르븀은 3800유로에 달합니다.

따라서 낮은 농도의 원소들을 경제적으로 채굴하거나 혹은 폐기물에서 회수하는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 독일 뮌헨 대학의 토마스 브뤽 박사 (Dr. Thomas Brück, a professor at the Technical University of Munich)가 이끄는 연구팀은 시아노박테리아가 새로운 해결책이 될 수 있다고 보고 연구를 진행했습니다.

시아노박테리아는 가장 원시적이고 가장 작은 광합성 생물로 잘 알려져 있지만, 여러 가지 희귀 원소들을 흡수하는 생체 흡착 (biosorption) 전문가이기도 합니다. 연구팀은 란테륨, 세륨, 네오디뮴, 테르븀을 흡착하는 시아노박테리아 12종을 테스트해서 가장 유망한 박테리아들을 확인했습니다.

연구팀에 따르면 시아노박테리아는 희토류 원소나 다른 금속 성분이 포함된 수용액에서 효과적으로 원소를 흡수합니다. 흡수량은 최대 바이오매스 1g 당 84.2-91.5mg로 건조 중량의 거의 10%가 이런 원소들입니다. 여기에 희토류 원소가 아닌 아연, 납, 니켈, 알루미늄 같은 다른 유용한 금속도 추출할 수 있습니다.

박테리아를 이용해 희토류 원소나 기타 금속 원소를 쓰레기 폐기물에서 회수하려는 연구는 이전부터 있어 왔지만, 아직 상용화 단계엔 이르지 못했습니다. 우선 박테리아가 이용할 수 있는 수용액 상태로 만드는 것부터가 과제입니다. 놀라운 능력을 지닌 박테리아를 이용해 매장량이 제한된 자원을 더 현명하게 이용할 수 있다면 인류에게 큰 도움이 되는 만큼 관련 연구가 계속해서 진행되어 성과를 내기를 기대합니다.

참고

https://phys.org/news/2023-02-dozen-exotic-bacteria-passively-rare.html

Rare earths stick to rare cyanobacteria: future potential for bioremediation and recovery of rare earth elements, Frontiers in Bioengineering and Biotechnology (2023). DOI: 10.3389/fbioe.2023.1130939

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