효소로 플라스틱을 재활용하는 방법

출처: CESAR HERNANDEZ / CSIC

여기에 표시된 밀랍나방(Galleria mellonella) 유충의 타액과 같은 특정 플라스틱이 효소에 의해 분해될 수 있다는 발견은 생물학적 재활용 운동을 촉진했습니다.

과학자들은 다양한 중합체를 분해하는 데 사용할 수 있는 효소를 보유하고 있는 박테리아, 곰팡이, 심지어 곤충을 찾기 위해 전 세계의 쓰레기장을 수색하고 있습니다. 아직 초기 단계이지만 노력이 효율적으로 확대될 수 있다면 이러한 생물학적 재활용은 플라스틱 폐기물 문제를 줄일 수 있습니다.

작성자: 샌디 옹 2023년 8월 24일

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2012년 흐린 봄 아침, Federica Bertocchini는 그림처럼 아름다운 스페인 북부 해안의 산탄데르에 사는 곳 근처에서 꿀벌을 돌보고 있었습니다. 아마추어 양봉가는 벌집 중 하나에 “벌레가 득실거렸다”고 말하면서 탐욕스럽고 파괴적인 식욕을 가진 성가신 밀랍나방 유충을 언급했습니다.

Bertocchini는 벌레를 골라서 비닐봉지에 넣은 다음 양봉 일을 계속했습니다. 몇 시간 후 그녀가 가방을 되찾았을 때 그녀는 이상한 점을 발견했습니다. 가방에는 작은 구멍이 가득 차 있었습니다.

과학자의 관심이 자극되었습니다. 배고픈 벌레들이 단순히 플라스틱을 씹어먹은 걸까요, 아니면 플라스틱의 화학적 구성도 바꾼 걸까요? 그녀의 연구실에서 실시한 빠른 테스트를 통해 놀랍게도 후자의 사실이 확인되었습니다. 벌레의 타액에 있는 무언가가 플라스틱을 저하시켰습니다. "그 시점부터 연구가 시작되었습니다."라고 이전에 스페인 국립연구위원회 소속 발달생물학자인 Bertocchini는 말합니다.

그녀는 현재 플라스틱을 재활용하기 위한 바이오 영감 수단을 모색하는 최근 몇 년 동안 생겨난 수많은 신생 기업 및 연구 그룹 중 하나인 Plasticentropy의 공동 창립자입니다. 이러한 생물학적 재활용은 오늘날 문제가 많은 재활용 방법 중 일부에 대해 보다 효과적이고 환경 친화적인 대안을 제공할 수 있습니다.

이러한 노력으로 과학자들은 플라스틱을 구성 요소 조각으로 분해할 수 있는 유기체를 찾기 위해 매립지, 자동차 파쇄장 및 플라스틱 오염으로 가득 찬 기타 장소를 수색하고 있습니다. 과학자들은 이러한 미생물을 채취하고 실험실에서 폴리머를 씹는 능력을 향상시킴으로써 플라스틱의 구성 요소를 회수하는 효율적인 방법을 찾기를 희망합니다. 그런 다음 이러한 하위 단위를 사용하여 새로운 재료를 제조하여 "무한 재활용" 루프를 만듭니다.

아직은 초기 단계이며 작업에 적합한 효소를 찾는 것은 첫 번째 단계에 불과합니다. 그러나 생물학적 재활용은 계속 증가하는 플라스틱 문제를 해결하는 데 유용한 도구가 될 수 있습니다.

플라스틱 재활용을 위한 효소의 발견 및 엔지니어링을 전문으로 하는 플라스틱 분해 분야 컨설턴트이자 구조생물학자인 John McGeehan은 "전 세계적으로 수백 개의 그룹, 수천 명의 과학자들이 이 문제를 연구하고 있습니다. 이는 정말 놀라운 일입니다."라고 말했습니다.

이러한 노력은 곧 이루어질 수 없었습니다. 1950년대 플라스틱 제조가 본격적으로 시작된 이래로 생산량은 급증했습니다. 추정에 따르면 우리는 매년 약 4억 6천만 톤에 가까운 플라스틱을 생산하고 있으며 이는 대왕고래 약 230만 마리의 무게에 해당합니다.

불행히도, 그 플라스틱의 대부분은 결국 불에 타거나 매립지에 묻히거나 환경에 버려집니다. 플라스틱이 지구의 모든 구석구석에 침투했다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 심해에서 극지방까지, 심지어 비를 타고 내려오기도 합니다. 태반, 모유, 사람의 혈액에서도 흔적이 보고되는 등 우리 몸에도 존재합니다. 플라스틱의 사용 및 폐기는 여러 가지 건강 및 환경 문제와 관련이 있습니다.

어디에나 있는 세 개의 화살표 아이콘에도 불구하고 경제협력개발기구(OECD)의 2019년 데이터에서 알 수 있듯이 대부분의 플라스틱은 재활용될 수 없으며 재활용할 수 있는 플라스틱도 재활용되지 않는 경우가 많습니다. 이번 조사를 기준으로 미국의 플라스틱 재활용률은 4%에 불과해 가장 낮습니다. 전 세계적으로 단 9%만이 재활용됩니다. OECD 국가란 주로 유럽, 북미, 아시아에 위치한 38개 회원국을 가리킨다.