미국 캘리포니아주립대(UCLA)의 과학자들은 광합성세균(Cyanobacteria)을 유전적으로 조작하여 가솔린의 대체 연료로 매우 잠재력이 큰 액체 연료인 바이오부탄올을 태양광과 이산화탄소 동화작용을 거쳐서 직접 생산하게 하였다. 이 새로운 방법은 장기적으로 청정·녹색에너지 경제를 위하여 2가지 측면에서 큰 장점을 가지고 있다.
 
첫째, 이산화탄소를 순환하여 화석연료가 연소하면서 발산되는 온실가스를 감소시키게 된다. 둘째, 태양에너지를 이용하여 이산화탄소를 액체연료로 변환시키는데, 여기에서 생산되는 액체연료는 자동차 대부분을 포함하는 기존의 에너지기반 장치 및 시설에 이용될 수 있다.

요즈음 흔히 거론되고 있는 가솔린 대체에너지로서 식물이나 조류에서 유래하는 바이오연료는 이용 가능한 연료로 가공되기까지 여러 가지 중간단계를 필요로 한다. 그러나 이 새로운 접근 방법은 바이오연료를 생산하는데 경제적으로 큰 걸림돌이 되어온 셀룰로스나 조류의 바이오메스의 구조변형단계를 피해 갈 수 있다. 따라서 이 방법은 현재 시도되고 있는 어떤 방법보다 매우 효율적이고 생산비용도 저렴하여 산업적으로 잠재력이 매우 큰 방법이라 할 수 있다.

이 과학자들은 먼저 광합성세균인 Synechoccu elongatus의 이산화탄소 고정 효소(RuBisco)의 함양을 증진했다. 그다음 다른 미생물로부터 유전자를 분리·조작하여 이산화탄소와 태양광을 흡입하여 isobutylaldehyde 가스를 생산하는 변이주를 만들었다.
 
유전적으로 조작된 세균을 이용하면 바로 isobutanol을 생산할 수 있지만, isobutylraldehyde를 중간산물로 만든 것은 화학촉매 공정을 이용하여 isobutanol이나 다른 유용한 석유화학물질로 변환시킬 수 있어서 더 이용가치가 있다고 말하고 있다.
 
이 시스템을 적용시킬 수 있는 가장 이상적인 장소는 이산화탄소를 배출하는 발전소 바로 옆이라 할 수 있는데, 이럴 때 온실가스를 포집하는 대로 직접 액체연료로 순환시킬 수 있다. 현재, 생산효율 증진과 태양광 분산 효율 및 bioreactor 비용절감을 위하여 노력하고 있다.


/김종범(박사, 농촌진흥청 기능성물질개발과)

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