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플라스틱을 분해하는 미생물

우리는 시장에서 물건을 사거나 쓰레기를 버릴 때 무심코 비닐봉지를 쓴다. 비닐봉지는 화학적으로 만들어 진 플라스틱(합성수지)의 일종이다. 즉 탄소(C)로 구성돼 있는 유기화합물이다. 동물의 사체나 배설물, 음식물 등도 역시 유기화합물이다. 이들이 땅속에 들어가면 세균이나 곰팡이 같은 수 많은 미생물들이 탄소가 포함되지 않은 무기화합물로 분해한다. 무기화합물은 다시 식물이 살아가는 데 쓰 이게 된다. 분해 됐다 사용되기를 반복하며 자연계에서 순환하는 것이다. 하지만 워낙 덩치가 큰 합성 유기화합물인 비닐을 미생물이 분해하려면 수백 년 이상이 걸린다. 미생물 입장 에서 보면 평소에 분해해보지 못한 ‘낯선’ 물질일 테니 시간이 오래 걸릴 수밖에 없는 노릇이다. 그 오랜 동 안 비닐은 땅속에 남아 산소, 물, 영양분의 흐름을 방해해 미생물뿐 아니라 동식물의 생명을 위협하는 천덕 꾸러기로 전락하게 되는 것이다. 이 문제를 해결하기 위해 과학자들이 나섰다. 비닐을 구성하고 있는 성분을 미생물이 분해하기 쉬운 물질로 바꿔주는 것이다. 전분이나 셀룰로오스 등 당(糖) 분자가 여러 개 연결되어 있는 다당류는 미생물이 배설물 이나 음식물에서 이미 분해해본 ‘낯익은’ 물질이다. 게다가 자연계에 이미 존재하기 때문에 구하기도 쉽고 인 체에도 해롭지 않다. 과학자들은 기존의 플라스틱에 이 천연소재를 섞어 새로운 비닐을 만들었다. 그러나 기존 플라스틱 성분 중 일부가 완전히 분해 되지 않고 남는다는 게 밝혀졌다. 그 이후 폴리히드록시알카노에이트(PHA)라는 물질이 개발됐다. 특수한 미생물에 설탕이나 식물성 기름을 먹이면 PHA가 생산된다. 미생물이 스스로 만들어낸 물 질이니 분해가 잘 되는 건 당연지사. 그러나 가격이 비싸다는 게 문제였다. 분자량이 1000 이하로 비교적 덩치가 작은 화합물은 일반적으로 미생물의 세포막으로 쉽게 들어가 분해 될 수 있다. 하지만 이보다 훨씬 덩치가 큰 화합물은 미생물 안으로 직접 들어갈 수 없다. 이런 경우 미생물은 지혜롭게도 몸 밖으로 분해효소를 분비한다. 이 효소는 덩치 큰 화합물의 표면에 달라붙어 잘게 쪼개는 역할 을 한다. 쪼개진 화합물 조각은 미생물 체내로 들어가 미생물이 살아가기 위해 필요한 생체물질을 합성하는 데 쓰이거나 물과 이산화탄소로 분해 된다. 덩치가 크더라도 미생물이 분비하는 효소에 의해 쪼개질 수 있는 구조라면 분해가 가능하다는 얘기다. 과학 자들은 이런 구조를 흉내 내서 새로운 화합물을 만들어내기 시작했다. 대표적인 것이 바로 독일계 화학기업 바스프(BASF)사가 지난 1995년 개발한 ‘에코플렉스(Ecoflex??)'이다. 이는 기존 석유화학제품에서 추출한 각종 산(acid)과 알코올류 물질들을 섞어 제조한 것으로, 미생물의 분해효소에게 ‘낯익은’ 분자구조나 결합 형태를 갖고 있어 쉽게 쪼개질 수 있다. 에코플렉스는 땅속에서 수개월 정도 지나면 분해돼 물, 이산화탄소, 생체성분 등만 남는다. 자연 상태에서 미생물에 의해 식물이 분해 되는 것과 거의 비슷한 속도다. 에코플렉스는 천연소재보다 물과 기름에 강하 다. 따라서 쓰레기나 식료품 봉투를 만드는 데 활용되고 있다. 모양을 가공하기도 어렵지 않아 음식물 포장 지나 용기 등을 만드는 데도 제격이다. 현재 흔히 쓰고 있는 일반 플라스틱 비닐이나 용기보다 강도나 내열 성 등 성능이 떨어지지 않는 건 물론이다. 에코플렉스를 생산하기 위해 비용을 많이 들여 별도의 시스템을 건설할 필요도 없다. 전통적인 생산 설비에서도 충분히 에코플렉스를 제조할 수 있기 때문이다. 미생물로 분해 되는 비닐은 머지않은 미래에 더 다양하게 활용될 것으로 전망된다. 예를 들어 잘 분해 되는 화합물에 영양성분을 추가하는 것이다. 이 화합물로 만든 비닐에 음식물 쓰레기를 담아 땅속에 묻으면 분해 과정에서 식물에 영양을 공급하는 비료가 된다. 또 야채나 과일을 보호하기 위해 이런 비닐을 덮어둘 수도 있다. 과거에는 추수가 끝난 뒤 농부가 비닐을 일일이 걷어내야 했다. 그러나 분해 되는 비닐은 그대로 둔 채 흙과 함께 갈아엎기만 하면 된다. 분해도 되고 비료 역할도 하니 그야말로 일석이조다. 출처: 한국바스프
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