카이스트, 미생물로 정유산업 핵심 원료 'BTEX' 생산 성공

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 석유 정제를 통해서만 얻을 수 있던 벤젠·톨루엔·에틸벤젠·파라자일렌(BTEX)을 폐목재 등 바이오매스 유래 포도당에서 생산할 수 있는 차세대 친환경 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국과학기술원(카이스트·KAIST)은 생명화학공학과 이상엽 특훈교수, 화학과 한순규 교수 공동 연구팀이 미생물 발효공정과 유기화학 반응을 결합해 포도당, 글리세롤과 같은 재생 가능한 바이오원료에서 석유화학산업의 핵심원료인 BTEX를 생산하는 공정을 개발했다고 12일 밝혔다.

석유자원에 의존해 공급되는 BTEX는 각종 연료의 중요한 구성 요소로 플라스틱, 섬유, 용매, 의약품 등 다양한 물질을 만드는데 꼭 필요한 화합물이다.

이번에 KAIST 연구팀은 석유정제로 인한 환경오염, 복잡한 화학구조 등 기존 식물 기반 BTEX 생산공정이 갖고 있던 문제를 미생물 세포공장과 화학반응을 융합해 해결했다.

미생물이 포도당과 글리세롤을 이용해 페놀, 벤질알코올 등 산소화된 중간물질을 만들면 이를 화학반응으로 산소를 제거해 벤젠·톨루엔 같은 BTEX을 얻는 기술이다.

특히 이 과정서 이상엽 교수의 '시스템 대사공학 기술'로 미생물의 대사 경로를 새로 설계해 효율을 높였고 여기에 연구팀이 보유한 '아이소프로필 마이리스테이트(IPM)'라는 용매를 사용했다.

이 용매는 복잡한 정제 과정없이 바로 반응 가능하고 끓는점이 높아 BTEX와 쉽게 분리·재활용이 가능해 공정은 단순한 반면 효율은 높다.

이번에 구축한 플랫폼은 미생물 대사의 선택성과 화학반응의 효율성을 결합해 BTEX의 새로운 생산경로를 마련했다는 점에서 가치가 크다. 석유화학의 대안이 될 수 있다는 평가를 받는 이번 연구결과는 미국국립과학원(NAS)이 발행하는 회보(PNAS)에 지난 2일에 게재됐다.

이상엽 특훈교수는 "BTEX 수요는 세계적으로 계속 증가하고 있다"면서 "이번 성과는 석유 의존도를 낮추고 연료·화학산업의 탄소 발자국을 줄이며 지속 가능한 원료 공급을 가능케 하는 중요한 진전"이라고 밝혔다.


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