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기술동향

탄소중립(carbon neutrality) 실현을 위한 생명공학 연구동향

  • 등록일2022-02-28
  • 조회수5391
  • 분류기술동향 > 그린바이오 > 해양수산기술
  • 자료발간일
    2022-02-10
  • 출처
    생물학연구정보센터(BRIC)
  • 원문링크
    https://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=report&id=3984
  • 키워드
    #탄소중립#carbon neutrality
  • 첨부파일


탄소중립(carbon neutrality) 실현을 위한 생명공학 연구동향


◈목차

 

1. 서론
2. 본론
  2.1. CO2의 화학적 전환 및 연료화(Fuelization)
  2.2. CO2를 활용하는 박테리아
    2.2.1. 베타-프로테오박테리아(β-proteobacterium)
    2.2.2. 클로스트리디움(Clostridia)
  2.3. CO2 전환을 위한 미생물 세포 내 효소의 핵심 역할
    2.3.1. 캘빈 경로(Calvin cycle)
    2.3.2. 역 TCA (reverse Tricarboxylic Acid Cycle) 경로
    2.3.3. 역 아세틸-CoA 경로(reverse acetyl CoA pathway)
  2.4. CO2 전환에서 합성 생물학의 역할
  2.5. CO2 변환을 위한 유전공학적인 시도들
  2.6. 향후 전망
3. 결론
4. 참고문헌

 


◈요약문


화석연료의 연소, 난방, 운송, 삼림 벌채 등 여러 요인에 의해 발생하는 환경의 파괴는 대기 중의 온실가스를 증가시켜 결국 지구 온난화라는 결과를 가져오게 되었다. 그중에서도 지구온도 급상승의 가장 큰 주범은 이산화탄소(CO2라 할 수 있다. 지구 온난화를 해결하기 위한 가장 획기적이고 유망한 기술 중 하나는 CO2를 유용한 부가가치 상품으로 변환시키는 것이다. 


이와 관련하여 다량의 CO2를 포함하는 산업 배출물(industrial waste)로부터 새로운 제품을 창출할 수 있는 시스템의 개발에 대한 범세계적인 관심이 집중되고 있는데, 그중에서도 CO2를 변환시키는 바이오-프로세스(bio-processes)와 상품 가치가 높은 유기화합물 (organic compounds)을 생성하는 바이오 프로세스를 통합시키는 기술 플랫폼이 특히 주목받고 있다. 이러한 기술의 통합은 한 산업의 전 과정을 탄소 중립적으로(carbon-neutral) 탈바꿈할 수 있다. 


본 동향리포트에서 저자는 생물학적 촉매의 역할을 수행하는 혐기성 균종(anaerobic biocatalyst), 가스 발효 및 효소 촉매를 사용한 생물학적인 CO2 완화의 연구 활동에 대한 통찰력을 강조한다. 이러한 기술의 관점 및 과제에 대해 설명하고자 한다.


◈본문

 

1. 서론
 
전 세계 산업 인프라의 지속적인 팽창과 인구의 폭발적인 증가로 인해 발생하는 기하급수적인 양의 온실 가스(greenhouse gases)는 지구 온난화 위기(global warming crisis)를 재촉하는 주 요인이다 [1]. 이 중 특히 자연환경으로 배출되는 다량의 이산화탄소(carbon dioxide, CO2)는 지구 온난화의 주범으로 꼽힌다. 이러한 지구의 온난화 현상을 완화하기 위해서는 CO2 배출량의 경감(mitigation)과 CO2의 효과적인 포획(harvest)이 가장 중요하다고 할 수 있다 [2]. 
 
바이오 연료와 같은 고부가 가치성 화합물 생성을 위한 CO2의 포획과 변환 관련 기술은 특히 큰 관심을 끌고 있는데, 서방 세계를 중심으로 한 수많은 국가에서는 여러 형태의 보조금과 인센티브를 지급하거나, CO2 경감을 위해 힘쓰는 기업체들을 우대하는 법률을 제정하는 등, 탄소 중립화 기술의 정착 및 발전을 장려하는 정책을 연일 쏟아내고 있다. 예로 유럽연합(European Union, EU)에는 재생 에너지 지침(renewable energy directive, RED)이라는 가이드라인을 제작하여 이를 실현 중이며 [3], 미국에서도 내년(2022년)까지 바이오 연료(biofuels)의 생산량을 현재 수준에서 40% 가까이 끌어올린다는 계획을 가지고 있다.
 
 
대기 내의 CO2를 효과적으로 감소시킬 수 있는 여러 가지 생물학적 재활용 프로세스(biological recycling processes)의 거대한 잠재력은 탄소 중립성(carbon neutrality)의 관점에서 특히 큰 의미를 가진다 [4]. 이러한 CO2 재활용 공정들은 지속적으로 사용 가능하고 친환경적인(eco-friendly) 프로세스이지만, 아직 그 효율성과 비용, 필요한 수요의 충족 등 몇 가지 미해결 문제를 안고 있다. 이러한 제한요소들이 개선된다면 진정한 탄소 중립적인 플랫폼으로 가는 분수령이 될 것이다. 이에 저자는 본 동향리포트를 통해 바이오 기반 제품 생성을 위해 구현할 수 있는 생물학적인 CO2 활용 방법을 소개하고, 여러 가지 CO2 변환 바이오 프로세스 및 관련된 미생물에 대해 독자분들에게 소개해 드리고자 한다.

 


...................(계속)


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