국내 연구진이 일회용 플라스틱으로 많이 사용되는 폴리에틸렌(PE)을 생분해하는 기술을 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST) 안정호 청정에너지연구센터 박사연구팀은 포장재와 비닐봉지 등 다양한 용도로 사용되는 난해성 플라스틱 '폴리에틸렌'을 분해할 수 있는 미생물에서 유래한 효소를 최초로 발굴하는데 성공했다고 8일 밝혔다.
연구팀은 폴리에틸렌과 화학적으로 유사한 지질을 분해하는 효소를 합성생물학 기반으로 정제하고 생산하는 공정으로 '펠로시누스 퍼멘탄스 리파아제1'(PFL1)을 발굴했다. 혐기성 세균인 펠로시누스 퍼멘탄스에서 유래한 이 지질 분해효소로 폴리에틸렌에 생분해 처리했더니 중량평균분자량이 44.6%, 수평균분자량이 11.3% 감소했다. 전자현미경으로 표면 찢어짐·갈라짐 등 분해 징조를 확인할 수 있었다.
연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 'PFL1'과 폴리에틸렌간 상호작용을 분석해 매커니즘을 규명해냈다. PFL1 효소가 폴리에틸렌 표면에 강하게 결합하면서 폴리에틸렌을 작은 조각으로 분해한 것이다. 연구팀은 "이러한 분석 결과가 PFL1 효소의 물성 향상 및 새로운 플라스틱 생분해 효소 탐색에도 활용할 수 있을 것"으로 기대했다.
또 연구팀은 "PFL1 효소는 재생가능한 원료로 대량생산이 가능하고, 유독물질도 발생하지 않는다. 생분해 과정에서 만들어지는 알코올, 카복실산 등은 플라스틱 재합성이나 화학 소재 생산에 활용할 수 있다"고 했다.
안정호 박사는 "이번에 새로 발굴한 효소는 난분해성 플라스틱 폐기물의 생분해 가능성을 보여줬다"며 "기술 상업화를 통해 포화상태에 이른 쓰레기 매립지 문제를 해결하고 지속가능한 플라스틱 순환경제를 달성하겠다"고 말했다.
이번 연구결과는 국제학술지 '생물자원기술'(Bioresource Technology) 7월호에 게재됐다.
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