미국 연구팀이 최초로 휴면 상태의 비병원성 고초균 포자를 섞어 생분해 되는 폴리우레탄을 개발했다. 열가소성 폴리우레탄은 신발, 의류, 휴대폰 케이스나 자동차 부품 등에 널리 쓰이는 플라스틱이다. 현재는 재활용하는 방법이 없어서 수명을 다하면 매립지에 묻는다.
폴리우레탄 분해하는 박테리아 고초균
미국 샌디에이고캘리포니아대(UCSD)의 나노공학과 조나단 포코르스키 팀이 폴리우레탄을 분해하는 고초균의 포자를 섞어서 쉽게 생분해 되는 폴리우레탄을 개발했다. 김한솔 연구원이 연구에 참여했다.
고초균은 막대 모양이고 대장균과 함께 생물학 실험실에서 가장 많이 사용하는 미생물이다. 고초균은 자연계에 널리 분포하는 비병원성 세균이다. 콩을 발효시켜 된장을 만들 때도 고초균(바실러스균)이 활동한다.
볏짚 등 마른 풀(고초)에 서식한다고 해서 고초균이라는 이름이 붙었다. 연구 결과는 국제학술지 2024년 4월 1일 네이처 커뮤니케이션즈에 발표했다.
폴리우레탄(PU)은 매우 낮은 온도에서도 탄력성이 좋고 마모가 잘되지 않으며 높은 온도에서도 성형이 가능해서 쓰임이 매우 다양하다. 스케이드보드, 가구, 신발, 의류, 건설에서 자동차 부품에 이르기까지 많은 산업에서 중요하게 쓰인다.
그러나 무게에 비해 부피가 커서 수거 등 취급과정에서 경제성이 떨어지고 재활용하기 까다로워 대부분 매립된다. 한국에서 폐 폴리우레탄이 연간 4만톤 발생한다.
생분해성 폴리우레탄을 개발하려는 노력이 이어졌으나 잡아늘리는 힘을 버티지 못해서 상용화가 어려웠다. 이를 미국 연구진이 최초로 해결했다.
연구진은 폴리우레탄을 만들 때 가해지는 고온 섭씨 135도를 견딜 수 있도록 고초균 포자의 유전자를 조작했다. 그리고 유전자 조작 고초균 포자를 섞어 폴리우레탄을 만들었다.
생분해 되는 새로운 폴리우레탄
연구진은 컴퓨터 시뮬레이션으로 이 새로운 폴리우레탄을 퇴비에 묻으면 고초균 포자가 깨어나 플라스틱을 빠르게 생분해하는 것을 확인했다. 실제 실험에서도 이 생분해성 폴리우레탄은 섭씨 37도에서 5개월만에 90% 이상 분해됐다.
포자를 넣어 만든 새로운 폴리우레탄은 포자가 없는 기존 폴리우레탄에 비해 잡아늘리는 힘을 버티는 기계적 특성(인성)이 37% 향상되어 견고하다. 기계적 인성이 낮으면 재활용하기 적합하지 않다.
연구진은 생분해되는 새로운 폴리우레탄이 전세계의 플라스틱 오염을 완화할 수 있을 것으로 기대한다. 유전자 조작한 고초균 포자에 위험성은 없는지 검토가 필요하다. 획기적인 아이디어를 적용한 기술은 많다. 상용화가 관건이다. 단가가 비싸면 수요자가 외면한다.
미국 연구팀이 최초로 휴면 상태의 비병원성 고초균 포자를 섞어 생분해 되는 폴리우레탄을 개발했다. 열가소성 폴리우레탄은 신발, 의류, 휴대폰 케이스나 자동차 부품 등에 널리 쓰이는 플라스틱이다. 현재는 재활용하는 방법이 없어서 수명을 다하면 매립지에 묻는다.
