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[에너지경제신문 송기우 에디터] KAIST (대표 이광형)는 9 일 생명 과학과 조병관 교수 연구팀 (사진)이 C1 가스 (이산화탄소 등 탄소 1 개로 구성된 가스)를 변환하는 기술을 개발했다고 9 일 밝혔다. 기후 변화의 주요 요인 인 일산화탄소)를 고 부가가치 생화학 물질로 전환합니다. .
조 교수 연구팀은 고효율의 광학 나노 입자가 표면에 부착되어 미생물이 광학 나노 입자가 빛을받을 때 방출되는 전자를 에너지 원으로 사용할 수 있도록하는 미생물 광학 나노 입자 용 인공 광합성 시스템을 개발했습니다. 이 기술은 미생물이 빛을 유일한 에너지 원으로 사용하여 C1 가스를 다양한 생화학 물질로 변환하는 친환경 C1 가스 정제 기술로, 정부가 선언 한 2050 탄소 중립 실현을위한 다양한 응용 가능성을 제시합니다.
KAIST 생명 과학과 진상 락 학생이 제 1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 저널 ‘국립 과학원 회보 (PNAS)’에 2 월 23 일 산스크리트어 온라인 판에 게재됐다. ‘. : 아세트산 생성균은자가 영양 성장을위한 에너지 원으로 빛 구동 전자를 활용)
Acetogen 미생물은 Wood-Yungdahl 대사 회로를 통해 C1 가스를 아세트산으로 전환 할 수 있습니다. 이에 C1 가스로부터 생화학 물질 생산을위한 생 촉매로 활용 가능성이 높으며, 탄소 포집 및 활용 기술로 많은 주목을 받고있다.
아세토 겐 미생물은 당이나 수소를 분해하여 C1 가스 대사를위한 환원 에너지를 얻습니다. 설탕이나 수소를 대체하기 위해서는 나노 입자 크기의 개별 광 전극 역할을하는 광학 나노 입자를 미생물 표면에 부착하고 빛 에너지를 미생물에 전달하여 설탕이나 수소없이 C1 가스를 사용할 수 있습니다.
기존 기술은 광학 나노 입자를 생합성하여 세포 표면에 부착하여 광학 나노 입자의 구조와 크기를 조절하기 어렵 기 때문에 C1 가스 대사 효율을 높이는 데 한계가 있습니다. 이는 광학 나노 입자의 구조와 크기에 따라 광전도 효과의 성능이 다른 고유 한 특성 때문입니다.
이러한 한계를 극복하기 위해 연구팀은 구조와 크기가 균일하고 화학적 방법으로 우수한 광전도 효과를 나타내는 고효율 광학 나노 입자와 산업적으로 사용할 수있는 아세토 겐 미생물 중 하나 인 ‘클로스 트리 디움 오토에 타노 게놈 (Clostridium autoethanogenum)’을 합성했다. ‘가 표면에 부착되었습니다. 연구팀은 광학 나노 입자가 부착 된 미생물이 C1 가스에서 아세트산을 생성 할 수 있음을 입증하여 빛을 이용한 친환경 인공 광합성 시스템을 구축했습니다. 기술을 통해 광학 나노 입자에서 생성 된 전자를 미생물로 전달하기위한 전자 수용체를 확인 하였다.
연구를 주도한 조병관 교수는 “C1 가스 고정 공정에 사용되는 당이나 수소를 친환경적인 빛 에너지로 대체 할 수 있으며, 미생물 기반 생합성 광자를 이용한 기존 인공 광합성 시스템의 한계를 극복 할 수있다”고 말했다. 고효율 광학 나노 입자를 사용하면 인공 광합성의 효율을 높일 수 있으며, 광학 나노 입자에서 생성 된 전자를 효율적으로 수용 할 수있는 인공 미생물 개발 연구에 단서를 제공합니다.
한편 본 연구는 과학 기술 정보 통신부와 한국 연구 재단이 추진하는 C1 가스 정제 사업단과 지능형 바이오 시스템 설계 및 합성 연구단 (Global Frontier Project)의 지원을 받아 수행되었다.