미국 매사추세츠공대(MIT)와 어바나-샴페인 일리노이대 연구팀은 27일 과학저널 `네이처 커뮤니케이션`(Nature Communications)에서 유전자를 조작한 토양 박테리아 `슈도모나스 푸티다`(Pseudomonas putida)를 사용해 폐 PET를 분해하고 이를 폴리우레탄 등의 원료 물질로 전환하는 데 성공했다고 밝혔다.
연구팀은 이 연구에서 플라스틱이 대부분 다양한 특성의 구성 물질이 사슬처럼 결합해 있는 점에 착안, 각 구성 물질을 분해하는 미생물을 만들고 이들이 협업해 폐플라스틱을 분해하고 유용한 화학물질로 전환하는 메커니즘을 설계했다.
이들은 유전자 조작이 용이한 토양 박테리아 `슈도모나스 푸티다`의 유전자를 조작해 가장 흔한 플라스틱의 하나인 PET를 구성하는 테레프탈산(TPA)과 에틸렌글리콜(EG)을 분해하는 합성 박테리아 2종을 만들었다. 이어 두 합성 박테리아를 군집으로 만들어 PET 분해에 적용한 결과 박테리아들은 각각 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 효과적으로 분해했고 처리 효율도 각각 단일 균주로 사용할 때보다 더 높은 것으로 나타났다.
연구팀은 이어 이 박테리아 군집을 이용해 PET 분해 산물을 생분해성 고분자 생산에 사용되는 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)와 뮤코산 염(MA)으로 전환하고 이를 이용해 폴리우레탄과 아디프산을 합성하는 데 성공했다. 폴리우레탄은 절연체, 코팅제, 접착제 등으로 사용되며 아디프산은 나일론의 원료다.
연구팀은 "이 연구 결과는 엔지니어링 미생물 군집이 플라스틱 업사이클링과 환경 지속 가능성을 촉진하는 효과적인 플랫폼이 될 수 있음을 시사한다"며 "이 연구의 기본 개념과 전략은 다른 유형 플라스틱 처리에도 적용될 수 있다"고 말했다.
Engineering microbial division of labor for plastic upcycling, Bao, Teng, et al., Nature Communications, 2023, 14(1), 5712
"[사이테크+] 합성 박테리아로 폐플라스틱 유용한 화학물질로 바꾼다", 연합뉴스, 2023년09월27일 수정, 10월04일 접속, https://www.yna.co.kr/view/AKR20230926084000518?input=1195m
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