KAIST, 탄소 중립 인공 광합성 기술 개발

KAIST, 탄소 중립 인공 광합성 기술 개발

조병관 교수 팀, 광학 나노 입자에 부착 된 미생물을 이용한 친환경 C1 가스 전환 기술 개발

입력 : 2021-03-10 05:51:50수정 : 2021-03-10 05:55:08게시 날짜 : 2021-03-10 05:55:33

한국 과학 기술원 (KAIST, 이광형 총장)은 생명 과학과 조병관 교수 연구팀이 C1 가스 (하나의 탄소로 구성된 가스)를 변환하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 기후 변화의 주요 요인 인 이산화탄소, 일산화탄소 등)을 고 부가가치 생화학 물질로 전환합니다.

조병관 교수 팀은 광학 나노 입자가 빛을받을 때 방출되는 전자를 에너지 원으로 미생물이 사용할 수 있도록 고효율 광학 나노 입자가 표면에 부착 된 미생물 광학 나노 입자 용 인공 광합성 시스템을 개발했다.

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 2 월 23 일 국립 과학원 국제 저널 (PNAS)에 온라인으로 게재됐다.

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 부착하는 방법으로 광학 나노 입자의 구조와 크기를 조절하기 어려우므로 C1 가스 대사 효율을 높이는데 한계가있다. 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 생산할 수 있음을 증명하여 빛을 이용한 친환경 인공 광합성 시스템을 구축했다. 발현 유무를 판단하는 기술을 통해 광학 나노 입자에서 생성 된 전자를 미생물로 전달하는 전자 수용체를 확인 하였다.

연구를 주도한 조병관 교수는 “C1 가스 고정 공정에 사용되는 당이나 수소를 친환경적인 빛 에너지로 대체 할 수 있으며, 미생물 기반 생합성을 이용한 기존 인공 광합성 시스템의 한계를 극복했다”고 말했다. 광학 나노 입자. ” 광학 나노 입자를 이용하면 인공 광합성의 효율을 높일 수 있으며, 광학 나노 입자에서 생성 된 전자를 효율적으로 수용 할 수있는 인공 미생물 개발 연구에 단서를 제공하고있다”고 말했다.

송현수 기자 [email protected]