영원한 화학물질 (PFAS)를 먹는 박테리아

(Diana Aga (left) and her Ph.D. student Minduala Wijayahena analyze an ion chromatogram that demonstrates the bacteria's biodegradation of a forever chemical. Credit: Meredith Forrest Kulwicki/University at Buffalo)

(Graphical abstract. Credit: Science of The Total Environment (2025). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.178348)

영원한 화합물 (forever chemical)로 불리는 PFAS (per- and polyfluoroalkyl substances, 과불화화합물)은 열에 강하고 쉽게 분해되지 않아 조리 기구의 코팅이나 각종 포장 용품 등에 널리 활용되어 왔습니다. 하지만 환경으로 들어간 후에는 이름처럼 잘 분해되지 않고 남아 지속적인 환경 문제를 일이킬 뿐 아니라 일부는 인체에 유해하기까지 합니다.

버팔로 대학의 다이애나 에이가 (Diana Aga) 교수와 대학원생인 민듈라 위자야헤나 (Minduala Wijayahena)는 화학물질에 오염된 포르투갈의 토양에서 분리한 라브리스 포르투칼렌시스 (Labrys portucalensis)의 F11 균주 (이하 F11)이 PFAS를 무해한 화합물로 분해하는 능력이 있다는 사실을 확인했습니다.

F11은 3가지 형태의 PFAS를 분해하는 능력이 있는데, 100일간 배양한 결과 독성으로 EPA의 규제 물질이 된 PFAS 인 perfluorooctane sulfonic acid (PFOS)는 100% 제거할 수 있었습니다. 그리고 5:3 fluorotelomer carboxylic acid의 58%, 6:2 fluorotelomer sulfonate의 21%를 제거할 수 있었습니다.

사실 과불화 화합물은 불소와 탄소가 아주 단단하게 결합되어 있기 때문에 자연적으로 거의 분해가 되지 않습니다. 하지만 이 미생물은 불소 결합을 끊은 후 탄소를 에너지원으로 활용하는 능력이 있습니다. 더 중요한 것은 분해 과정에서 유독한 다른 부산물을 만들지 않고 안전하게 분해한다는 것입니다.

연구팀은 F11을 개량해서 PFAS 제거 효율을 높이면 실제 환경에서 오염 제거에 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 하수 처리 시설에 이 미생물을 사용해 환경으로 PFAS 유입을 줄이고 오염된 토양에 직접 뿌릴 수도 있을 것입니다.

하지만 이미 널리 환경에 퍼진 PFAS를 이런 방식으로 모두 제거할 순 없기 때문에 문제가 되는 물질의 사용을 금지하거나 줄이고 환경에 유입되지 않을 방법을 강구해야 할 것입니다.

참고

https://phys.org/news/2025-01-bacteria-chemicals-toxic-byproducts.html

Mindula K. Wijayahena et al, PFAS biodegradation by Labrys portucalensis F11: Evidence of chain shortening and identification of metabolites of PFOS, 6:2 FTS, and 5:3 FTCA, Science of The Total Environment (2025). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.178348

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