바이오인

중국 과학자, CO2를 단백질로 전환하는 혁신기술 개발

◈본문

□ 중국 과학자들*이 이산화탄소(CO₂)와 전기를 사용해 단세포단백질(SCP)을 생산하는 혁신적인 기술을 개발하고 그 결과를 최근 국제학술지인 ‘환경과학 및 생태기술’에 공개함.

* 중국과학원(Chinese Academy of Sciences) 산하 시안교통대학교(Xi'an Jiaotong University)와 톈진 산업생명공학연구소(Tianjin Institute of Industrial Biotechnology)의 연구원들이 연구에 참여

□ 이 새로운 바이오공정의 핵심은 혐기성 및 호기성 공정을 통합하는 이중 반응기 시스템을 만드는 것임.

• −︎첫 번째 단계에서는 미생물 전기합성(microbial electrosynthesis, MES)을 사용하여 CO₂를 필수 중간체인 아세테이트(acetate)로 변환함. 이후 이 아세테이트는 두 번째 반응기로 공급되어 호기성 박테리아가 단세포단백질(SCP)을 생성함.

• −︎즉, 혐기성 호모아세토겐(Acetobacterium)을 수용하는 MES 반응기와 호기성 아세테이트를 사용하는 박테리아(Alcaligenes)를 수용하는 연속 교반 탱크 생물반응기 사이에서 CO₂ 및 전기로부터 단세포단백질(SCP)을 효율적으로 생산하는 통합 반응기 시스템임.

• −︎이 시스템은 17.4g/L의 건조 셀 중량을 산출하여 매우 효율적인 것으로 입증되었으며 특히 이 SCP의 두드러진 특징 중 하나는 74%에 달하는 단백질 함량으로, 이는 어분(68%)이나 대두(48%)와 같은 기존 단백질 공급원을 크게 능가하는 것임.

□ 이 기술은 이산화탄소를 단백질 자원으로 전환할 수 있어 기후 변화 및 식량 문제 해결 등 탄소 순환 경제를 촉진하는데 기여할 수 있을 것으로 기대됨.

• −︎전통적인 단백질 생산방법은 종종 pH 조정이 필요하고 폐수를 생성하는데, 이 두 가지 모두 비용이 많이 들고 환경에 해를 끼침. 반면, 이 시스템은 pH 조정의 필요성을 줄이고 폐수 생성을 최소화 할 수 있음.

• −︎특히, 기후 변화의 맥락에서 전 세계 식량수요가 증가함에 따라 주요 온실가스인 CO₂를 인간이 필요로 하는 자원으로 전환하는 능력이 있어 주목받고 있음. 이 바이오공정은 대기 중 탄소를 고품질 단백질로 재활용하는 방법을 제공하여 전 세계 식량 부족에 대한 지속 가능한 솔루션을 제공하는 동시에 환경 친화적임.

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