레이블이 바이오에탄올인 게시물을 표시합니다. 모든 게시물 표시
레이블이 바이오에탄올인 게시물을 표시합니다. 모든 게시물 표시

2009년 4월 9일 목요일

바이오에탄올 연구하시는 분들이 주목할 만한 논문

Genome Sequence of the Anaerobic, Thermophilic and Cellulolytic Bacterium Anaerocellum thermophilum DSM 6725. (Journal of Bacteriology, 2009)

Anaerocellum thermophilum DSM 6725 is a strictly anaerobic bacterium that grows optimally at 75 degrees C. It uses a variety of polysaccharides, including crystalline cellulose and untreated plant biomass, and has potential utility in biomass conversion. Here we report its complete genome sequence of 2.97 Mb, which is contained within one chromosome and two plasmids (of 8.3 and 3.6 kb). The genome encodes a broad set of cellulolytic enzymes, transporters and pathways for sugar utilization and compared to those of other saccharolytic, anaerobic thermophiles is most similar to that of Caldicellulosiruptor saccharolyticus DSM 8903.


그동안 입이 근질근질 했는데, 드디어 이 논문이 나왔군요. 제가 미국에 있었던 랩에서 나온 논문입니다. 우리 보스가 원래 hydrogenase 하던 사람이라 바이오수소 연구를 하다가 최근에 모든 것을 다 그만두고 바이오에탄올을 한다고 해서 좀 의아했습니다. 그런데 알고보니 단순히 셀룰로스를 분해하는 것이 아예 나무를 통째로 decompose하는 미생물을 가지고 실험한다는 겁니다. 사실 바이오에탄올 만들 때 가장 문제가 되는 것은 원료 전처리 과정이죠. 저 Anaerocellum thermophilum 라는 균은 75도에서 자라는 고온균인데 아예 genome sequencing까지 해버렸군요. 역시, 대단해요 아담스 아저씨~

2008년 6월 15일 일요일

"쓰레기 먹고 원유 배출하는 벌레 찾는다"는 오역!

포탈사이트 메인에 걸린 "쓰레기 먹고 원유 배출하는 벌레 찾는다" 라는 기사를 보셨을지도 모르겠습니다. 이 뉴스는 영국의 The Times의 기사 "Scientists find bugs that eat waste and excrete petrol"을 번역 요약한 기사입니다. 제목만 보면 맞는 것 같지요? 하지만 사실 여기서 bugs를 "벌레"라고 하는 것은 무리가 있습니다. 그냥 세균, 균, 미생물 정도로 번역을 하는 것이 맞지요.

 
사용자 삽입 이미지

위의 더 타임즈 기사의 부제를 보면

Silicon Valley is experimenting with bacteria that have been genetically altered to provide 'renewable petroleum (유전적으로 변형시킨 세균을 가지고 재생 석유를 만들기 위해 실리콘밸리에서 실험을 하고 있다.)

라고 나와 있습니다. 벌레는 우리말에서는 거의 곤충으로 사용되는데 반해서 영어에서는 종종 미생물에도 사용됩니다.

이 기사의 의의는 여지껏 주로 미생물을 이용한 재생에너지는 바이오에탄올이나 바이오디젤 수준이었는데 실리콘 밸리의 LS9이라는 회사가 유전자 변형 세균을 이용하여 crude oil (정제하면 petrolium으로 사용가능한)을 발효생산할 수 있게 되었다는 내용입니다. 기사에도 나오있듯이 현재로서는 약 1000리터(1톤) 수준의 발효가 가능하다고 하는데 실제로 미국에서 1주일동안 사용되는 양을 만들려면 시카고 면적 규모의 발효가 필요하기 때문에 가야할 길은 아직도 멀고 멀다고 하겠습니다.  

오히려 기사 말미에 좀 더 좋은 정보가 있는데,

Power points

— Google has set up an initiative to develop electricity from cheap renewable energy sources (구글도 값싼 재생에너지원으로 부터 전기를 만드는데 착수했다.)

— Craig Venter, who mapped the human genome, has created a company to create hydrogen and ethanol from genetically engineered bugs (인간게놈프로젝트의 한 주체였던 크레익 벤터가 유전자변형미생물로부터 수소와 에탄올을 생산하는 회사를 만들었다.)

— The US Energy and Agriculture Departments said in 2005 that there was land available to produce enough biomass (nonedible plant parts) to replace 30 per cent of current liquid transport fuels (미국 에너지성과 농무성이 2005년 현재 액체운송연로의 30%를 대체하기위하여 충분한 바이오매스를 생산할 대지를 마련했다)


등등이 있습니다. 이 중에 과학계의 이단아 크레익 벤터 박사의 이야기는 얼마전에 기사화되기도 했었지요.

박테리아로 달리는 자동차시대 '성큼'
CO2 먹고 연료생산하는 ‘에너지 박테리아’ 만든다

아무튼 바이오에너지와 관련된 논의와 연구들이 점점 많아지고 있는데 당장 실현가능한 바이오에탄올 정도를 제외하면 과연 얼마나 실용화가 될지는 좀 더 두고봐야겠습니다.  


2008년 4월 2일 수요일

바이오연료는 사기다?

사용자 삽입 이미지

위 그림은 이번주 타임지 표지입니다. The Clean Energy Myth! 작년 봄까지만 해도 우려의 목소리 정도였으나 기름값이 계속 치솟고 게다가 곡물값까지 올라가자 이제 비판의 목소리가 점점 커지고 있습니다. 잡지 속 기사의 제목은 아예 The Clean Energy Scam (청정에너지 사기!)입니다. 한 번 읽어보는 것이 좋겠습니다.

http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,1725975,00.html

원문으로 보실 분들은

여기 클릭하세요.


이 문제에 대해서 우리나라에선 이미 오마이뉴스에서 한 번 시리즈로 다룬 적이 있습니다. 오마이뉴스는 이런 보도에서 너무 한쪽 의견을 대변하는 경향이 있지만 (특히 GMO관련되서) 그래도 읽어보면 몰랐던 사실들을 알게 됩니다.

2008년 2월 27일 수요일

10 Emerging Technologies 2008 - Cellulolytic Enzymes

사용자 삽입 이미지
이 블로그에도 몇 번 소개한 적 있었던 MIT Technology Review의 10 Emerging Technologies 2008 이 최근 발표되었네요. 하지만 올해엔 더욱 여러가지 생각을 하게 하는 것이 있었으니 바로 Cellulolytic Enzymes 이 그 열번째 자리를 차지했다는 것입니다.

여기서 Cellulolytic Enzymes란 섬유소를 분해하는 효소를 총칭하는 것으로 가장 대표적인 것으로 세제나 청바지 물빼는 데 사용하는 cellulase가 있습니다. 그런데 이 효소는 이미 가장 잘 알려진 효소이고 산업적으로도 다양하게 사용되는 효소입니다. 하지만 이 효소가 다시 주목을 받는 이유는 바로 바이오연료 (Biofuel), 특히 그 중에서도 bioethanol 때문입니다.

이미 이 블로그에도 작년초부터 몇 번 다룬 바 있습니다. 바이오에탄올 덕분에 옥수수값이 상승하고 있다는 이야기, 그래서 가용 식량 작물이 아닌 셀룰로직 바이오매스를 이용한 cellulosic ethanol에 대한 관심이 상승하고 있고 미국 에너지성 (DOE, Department of Energy)에서 6곳을 지정해서 생산시험을 하고 있다는 이야기, 그리고 작년 여름에 제가 있던 곳을 포함해서3곳의 컨소시엄을 DOE가 지정했다는 뉴스 등을 말입니다.

최근에 새우깡 가격이 오르고 라면값이 오른다는 것도 이와 무관하지 않습니다. 또한 바이오에탄올에 대한 반대의 목소리도 꾸준해져서 얼마전에 오마이뉴스에서 브라질의 사탕수수 농장의 바이오에탄올 생산에 관한 시리즈물을 다룬 적도 있습니다. 결국 가능한 최선의 대안 중 하나는 바로 cellulosic ethanol이고 이를 위해서는 셀룰로스를 미생물이 이용할 수 있는 당으로 분해하는 것이 가장 중요한 key step이 되는 것이지요.

이 Cellulolytic enzymes의 연구자 대표로 소개된 연구자는 바로 프란시스 아놀드 (Francis Arnold)입니다. 프란시스 아놀드는 캘리
사용자 삽입 이미지
포니아 공대 (칼텍)의 교수로서 분자 진화와 효소 연구에 있어서는 가히 독보적인 존재의 하나죠. 예전에 벤처기업이 있었을 때 아놀드 방에서 나오는 논문과 특허를 수집, 정리하는 것이 중요한 일의 하나였습니다.

결국 가장 많이 연구된 효소의 하나인 cellulase인데도 이 효소가 10 Emerging Technologies 2008 에 선정이 된 이유는 아직도 안정하고 빠르게 셀룰로스를 당화시킬 수 있는 효소가 드물다는 이야기죠. 게다가 당화 시킨 포도당을 알콜 발효로 전환시키는 효율도 높여야 하겠구요.

글루코스의 알파 결합물인 전분과는 달리 글루코스 베타 결합물인 셀룰로스의 분해는 생각만큼 쉽지 않습니다. 더 큰 문제는 셀룰로스는 보통 리그니, 헤미셀룰로스 등과 섞여 있기 때문에 천연 바이오매스를 전처리 없이 사용하기가 어렵습니다. 그래서 새로운 효소를 자연계에서 찾는 것과 아울러 기존의 효소들을 유전공학적인 방법으로 개량해 내는 기술이 필요한 것이죠. 그 기술을 분자 진화, 또는 directed evolution이라고 합니다.
 
이런 기술에도 극한미생물이 사용되곤 합니다. 그 예가 작년 5월 한겨레신문에 소개된 "볏짚으로 가는 자동차 달려온다" 라는 기사입니다. 이 기사에서 소개된 특별한 기술은 바로 이것이었습니다.

바이오가솔의 핵심기술은 70도의 높은 온도에서 이뤄지는 목당 발효공정이다. 랑바드는 “아이슬란드 간헐천에서 채집한 호열박테리아를 활용해 높은 에탄올 변환율을 달성했다”고 소개했다.

사용자 삽입 이미지


이렇듯 고온성 미생물은 다양한 곳에 응용이 가능합니다. 슬슬 저도 이쪽 연구 준비를 해야겠습니다.^^

(한가지 우스개 소리를 하고 마치자면 제가 석사과정에 들어와서 처음 했던 연구가 바로 이 cellulase효소 유전자 클로닝이었습니다. 그 때 생각보다 일찍 성공을 했기에 지금까지 당관련 효소 유전자를 만지작 거리고 있지요. 그런데 그 과제가 동력자원부 과제였는데 모두들 그거 해봐야 안된다고 그랬던 사람들이 지금 이 뉴스들을 보면 과연 기분이 어떨까요. 여전히 안되는 것이라고 할까요???)


* 사진은 모두 Technology Review에서 인용했습니다.

2007년 6월 27일 수요일

DOE 바이오에너지 연구센터 3곳 선정

드디어 DOE에서 펀딩하는 바이오에너지 연구센터 세 곳이 선정되었습니다. 제가 일하는 연구소와 제 보스도 포함이 되어서 아주 좋은 분위기입니다.^^

그 세곳은 다음과 같습니다.

1. BioEnergy Science Center (BESC)

The Oak Ridge National Laboratory,
The National Renewable Energy Laboratory, Golden, Colo.;
The Georgia Institute of Technology, Atlanta;
The  University of Georgia, Athens,
The University of Tennessee, Knoxville.

등의 연구기관이 참여하고 Diversa (새 이름은 Verenium), Mascoma 등의 기업이 함께 참여합니다.

2. Great Lakes center

the University of Wisconsin,
Michigan State University, East Lansing;
the Pacific Northwest National Laboratory, Richland, Wash.;
the Lucigen Corporation, Middleton, Wis.;
the University of Florida, Gainesville;
Oak Ridge National Laboratory;
Illinois State University, Normal;
and Iowa State University, Ames

등의 연구기관이 참여한다고 합니다.

3. Joint Bioenergy Institute

the Lawrence Berkeley National Laboratory in California,
Sandia National Laboratories;
Lawrence Livermore National Laboratory;
the University of California, Berkeley;
the University of California, Davis;

라고 하네요.

각 센터는 앞으로 5년 이내에 새로운 바이오에너지 관련 기술을 개발하는 일을 맡게되며 특별히 cellulosic ethanol, biodiesel 등의 연구를 진행할 것으로 생각됩니다. 각 센터는 매년 2천5백만불 (약 250억)의 지원금을 받는다고 하는군요.
 

좀 더 자세한 뉴욕타임즈의 기사 전문은 아래를 클릭하시길...

 

more..



2007년 6월 23일 토요일

충격! Diversa가 Biofuel에 올인하여 새 회사로 합병!

Diversa는 누가 뭐래도 이쪽 분야의 leading company중의 하나입니다. 그런데 최근 디버사의 주가가 궁금해서 디버사를 찾아보는데 아무리 찾아도 안나오는 겁니다. 그래서 홈페이지에 가봤더니...
  
사용자 삽입 이미지

Dicersa는 간데없고 베레니움이라는 회사가 떡하니 버티고 있더군요. 그리고 그 한 편에 있는 안내글...

DIVERSA AND CELUNOL HAVE MERGED TO CREATE VERENIUM, A NEW BIOFUELS INDUSTRY LEADER FOR THE GREEN MILLENNIUM

(디버사와 셀루놀은 합병하여 green millennium을 맞이한 새로운 바이오연료 산업리더인 베레니움을 만들었습니다!)

회사의 모토는 "The Nature of Energy" 이군요.

최고로 다양한 효소 스크리닝 및 다양성 확보 기술 보유 바이오텍 기업과 셀룰로스로 에탄올 만드는 기업과의 합병이라... 확실히 고유가 시대를 맞은 미국에서 바이오에탄올 및 바이오연료가 중요해진 모양입니다. 갑자기 Maxygen의 앞날이 궁금해지는 것은 저만이 아니겠지요?

자세한 보도자료는 아래 (http://biz.yahoo.com/prnews/070620/law149.html?.v=2)


more..

2007년 5월 17일 목요일

2장 2절 세균성 극한미생물

2. 세균성 극한미생물들

자연계에는 매우 다양한 고온성, 저온성, 호염성, 호산성, 호알칼리성 등등의 극한성 세균들이 존재하는데 이들은 어떤 특정의 계통학적 위치를 차지하지는 않는다. 그러나 계통학적으로 아키아와 가장 가까운 위치를 차지하는 미생물이 Thermotoga와 Aqufax 이다. 여기서는 이 두 종의 미생물들과 자연계에서 가장 흔하게 발견되는 대표적인 극한성 세균들의 특성에 대해 알아보도록 하겠다.

1) Thermotoga maritima

이탈리아 불캐이노 지열지역 (geothermal area)에서 발견된 Thermotoga maritima는 가장 대표적인 초고온성 (최적온도 80C) 혐기세균이다. 전체 ORF의 24%가 아키아 유전자와 유사하기 때문에 아키아와 수평 유전자 이동 (lateral gene transfer)이 일어났을 것으로 추측한다. 아키아보다 훨씬 다양한 탄소원을 이용하고 다당류의 분해를 위해  type II secretion system을 통해 세포외로 당분해 효소들을 분비한다.

2) Aquifex aeolicus

최적온도가 95C인 초호열성 미세호기성 (microaerobic) 세균 Aquifex aeolicus는 수소, 산소, 이산화탄소, 무기염등에서 생육하는chemolithoautotroph이다.  따라서 아미노산, 당, yeast extracts 등의 유기물등은 이용하지 못한다. 계통학적인 위치로는 Thermotoga와 비슷하게 가장 아키아와 가깝지만 산소의 존재하에 생육할 수 있다는 점이 큰 차이다.

3) Thermus 속 미생물

Thermus 종은Deinococci class 에 속하고 다시 Deinococci class 는 Deinococcales와 Thermales 두개의 order로 구분되는데 이 중 Thermales는 대부분 고온성 세균이다. 가장 먼저 1969년 토마스 브록에 의해 발견된 Thermus aquaticus는 70 C 에서 최적으로 생육하는 호기성 세균으로 PCR에 사용되는 Taq polymerase로 유명한 미생물이지만 아직까지 그 지놈이 밝혀져있지 않다. 현재까지는 일본과 독일의 연구진이 서로 다른 Thermus thermophilus 종의 지놈을 보고하였다.


4) Bacillus성 극한미생물

그램 양성이며 고온에서 안정한 포자 (endospore)를 가지고 있는 간균류인 바실러스는 매우 다양한 종류가 존재하며 우리 실생활과 밀접한 관련을 가지고 있는 미생물이다. 현재까지 3천종이 넘는 바실러스 속 미생물이 보고되었고 (NCBI taxonomy subtree 3461종) 2001년 Nazina 등(Nazina, Tourova et al. 2001)에 의해 Geobacillus라는 새로운 종으로 이름이 바뀌는 등 다양한 종명으로 분화되고 있으나 과거에는 모두 바실러스로 불리웠다. 일반적으로 가장 잘 알려진 고온성 바실러스인 Bacillus stearothermophilus와 Bacillus thermoleovorans 등은 모두 Geobacillus로 명칭이 바뀌었다. 호산성 (B. acidocaldarius, B. coagulans, B. polymyxa), 호알칼리성 (B. alcalophilus, B. halodurans, B. pasteurii), 호염성(B. pantothenticus, B. pasteurii) , 저온성 (B. globisporus, B. insolitus, B. marinus, B. macquariensis, B. megaterium, B. polymyxa), 고온성 (B. acidocaldarius, B. schlegelii, and B. stearothermophilus) 등 다양한 특성을 보인다. 바실러스류의 대표적인 극한미생물들은 다음과 같다.

i) Alicyclobacillus acidocaldarius
온도범위 45oC 에서 65oC 사이, pH 범위 2 에서 6사이에서 생육하는 고온성이자 호산성미생물.  산성환경에서 분리되었고 일반적인 바실러스 포자와 달리 고온에서 불안정한 포자를 가지고 있다.

ii) Bacillus alcalophilus과 Bacillus halodurans
pH 7에서 잘 자라지 않고 pH 10 이상에서 자라는 대표적 호알칼리성 미생물이다. 세제에 사용되는 단백질분해효소, lipases, cellulases, pullulanases 등이 산업적으로 이용되고 있다. 대표적인 세제용 효소 생산업체인 제넨코에서 현재 지놈 프로젝트가 진행중에 있다.

Bacillus halodurans는 Bacillus subtilis 와 유사하나 호알칼리성이고 역시 중성 pH에서 잘 자라지 못하고 pH 9.5 이상에서 잘 자란다. 1977년 Bacillus halodurans C-125 균이 일본 연구진에 의해 발견되어 가장 많이 연구된 호염성미생물이 되었다. 2000년에 지놈 프로젝트가 완성(Takami and Horikoshi 2000; Takami, Nakasone et al. 2000)되어 활발한 연구가 진행중에 있다.

iii) Geobacillus stearothermophilus

1920년 동크에 의해 가장 먼저 발견된 고온성 미생물로서 최적 온도가 60에서 65 C 내외이며 내산성 성질도 가지고 있다. 현재 오클라호마 대학과 이란의 Tarbiat Modares 대학에서 각각 다른 strain의 지놈 프로젝트를 진행중에 있다. 

5) Fervidobacterium

Thermotoga와 함께 Thermotogales에 속하는 고온성 미생물로서 최적온도는 70 C이고 혐기성 무포자 간균이다. Fervidobacterium pennivorans 은 강력한 serine protease의 일종인 fervidolysin을 분비하며 가금류의 깃털을 분해하는 능력(Friedrich and Antranikian 1996)을 보인다. 현재 DOE Joint Genome Institute에서Fervidobacterium nodosum Rt17-B1의 지놈프로젝트를 진행중에 있다.

사용자 삽입 이미지


6) Thermoanaerobacter

과거에 클로스트리듐 (Clostridium)으로 분류되던 일단의 고온성 혐기미생물들로서 특히 바이오에탄올 생산 및 다양한 산업용 효소 생산에 이용되는 Thermoanaerobacter ethanolicus (Clostridium thermohydrosulfuricum, 최적온도 60 C)와 초고온성에 가까운 최적온도 75 C에서 자라는 혐기성 그램 음성균  Thermoanaerobacter tengcongensis 가 대표적인 미생물이다.

참고) Helicobacter pylori

호주의 병리학자 로빈 워런과 내과의사 배리 마셜에게 2005년 노벨 의학상을 안겨준 미생물 헬리코박터 파일로리 (Helicobacter pylori)는 위궤양을 일으키는 병원성 미생물로서 엄격한 의미에서는 극한미생물이라고 볼 수 없다. 헬리코박터 파일로리는 위점막에 붙어서 생육하는 그램 음성 미세호기성 세균으로서 인간의 위는 위산의 영향으로 pH 2(공복시)에서 pH 6(만복)까지 산성 환경이기 때문에헬리코박터 파일로리도 호산성일 것이라고 생각하기 쉽지만 실제 헬리코박터 파일로리의 최적 pH는 중성 (pH 6-7)에 가깝다 (Sidebotham, Worku et al. 2003).

인간의 위점막은 '벽세포(parietal cell)'와 '주세포 (chief cell)'로 이루어져 있는데 벽세포에서는 위산을 분비하고 주세포에서는 위산을 중화하는 중탄산염을 분비하여 위벽을 보호한다.헬리코박터 파일로리는 위점막 바깥쪽(주세포가 만드는 보호막과 위점막 상피세포의 경계부위)에 생육하기 때문에 산성 조건에 잘 노출되지 않는다.

잘 알려진 바대로 헬리코박터 파일로리가 위 속의 산성조건에서 생육할 수 있는 것은 강력한 urease 생산능력 덕분으로 생체 단백질의 약 6% 정도를 차지한다. 이 urease를 이용하여 위액속의 요소를 분해하면 에너지와 암모니아와 이산화탄소가 생기고 이를 통해 산에 대한 중화작용을 한다.

2007년 5월 8일 화요일

고온균을 이용한 볏짚으로 가는 자동차

사용자 삽입 이미지

(사진출처: 한겨레신문)

오늘 자 한겨레신문에 재미있는 기사가 실렸습니다. 뭐 이미 사이언스에서 다루었던 cellulosic ethanol에 대한 내용인데요. 덴마크의 "바이오가솔"이라는 회사를 방문해서 쓴 기사인가 봅니다.

기사에서는 "덴마크공대 구내에 위치한 이곳은 이른바 ‘제 2세대 바이오에탄올’을 생산하는 세계 최초의 공장"이라고 하는데 정말인지는 잘 모르겠습니다. 기사에 따르면 "덴마크공대 비르깃 아링 교수는 지난해 차세대 바이오에탄올 생산법을 개발한 뒤, 직접 이 벤처기업을 차렸다"는데 이미 지난 번 포스트에서 봤듯이 미국에선 6개 회사에 DOE의 펀드를 받아 상업적 생산에 들어갔거든요. 아무튼 "이 회사가 바이오에탄올을 만드는데 쓰는 원료목록에는 이밖에 볏짚, 밀집, 버드나무, 옥수숫대, 당분을 짜낸 사탕수수 깍지, 커피찌꺼기 등"이라고 하네요.

하지만 정말 중요한 것은 바로 이거죠. "바이오가솔의 핵심기술은 70도의 높은 온도에서 이뤄지는 목당 발효공정이다. 랑바드는 “아이슬란드 간헐천에서 채집한 호열박테리아를 활용해 높은 에탄올 변환율을 달성했다”는 것 말입니다.

회사 사이트를보니 어떤 미생물인지는 공개하지 않았군요. 이렇게만 써 있습니다.

The xylose fermentation is performed in an “immo-bilized” reactor at 70oC where the BioGasol Concept transform pentoses into bioethanol using a thermophilic anaerobic bacterium that is able to convert both hexoses and pentoses into ethanol or ethanol/ hydrogen.

아무튼 점점 바이오에탄올에 대한 관심이 높아지는 것은 분명해 보입니다.
 

2007년 4월 12일 목요일

바이오에탄올 덕분에 옥수수값이 두배 상승

이번 주 (2007년 4월 16일자) 경제잡지 포춘 (Fortune)에 흥미로운 기사가 실렸습니다. 제목은 The Great Corn Gold Rush 입니다. 닷컴 버블에 빗대어 닷콘 버블 (dot-corn bubble)이라는 용어를 사용하였군요.

최근 바이오에탄올의 붐이 불어서 미국에서 옥수수 값이 두 배로 올랐다고 합니다. 1 bushel (8갤런, 약 35리터)당 가격이 4불정도가 되었는데 2000년도에 비해 두 배 정도 오른 가격입니다. 역대 최고가격은 극심한 가뭄이 있었던 1996년에 bushel당 5불을 했던 것이라네요.

사용자 삽입 이미지

왼쪽의 그림에 잘 나타나 있습니다만 2006년 117억6천만 bushel 생산한 중에서

약 50%는 동물사료로,
19%는 수출,
18%는 바이오에탄올 생산,
11%는 식품용으로 사용되었다고 합니다.












하지만 지난 번에 말씀드린 대로 식량자원인 옥수수를 이용하는 것에 대한 비판도 만만치 않은데 아래 한국경제신문의 기사에 나온 보고서를 인용하면,

"바이오 연료에만 의존하면 세계적으로 기아 상황을 악화시킬 소지가 있다"면서 "세계은행 등 여러 기관에서 나온 연구논문들에 따르면 주요 곡물 가격이 1% 오를 때마다 전 세계 빈민층의 칼로리 소비량이 0.5% 줄어드는 것으로 추정된다"고 하네요.

하지만 지난 번 사이언스의 뉴스에 나온 셀룰로스를 이용한 에탄올 생산이 가능해진다면 이런 문제는 다 해결이 가능하겠다는 생각이 듭니다. 물론 미생물의 전분 이용성과 셀룰로스 이용성은 상당히 차이가 나기 때문에 발효효율을 어디까지 끌어올릴 수 있느냐가 중요한 문제가 되겠죠.


2007년 3월 31일 토요일

미국의 바이오매스 이용과 바이오에너지

여러 학회의 동향지들은 의외로 많은 정보들을 잘 다이제스트 해 놓은 경우가 많습니다. 조금 오래된 정보이긴 하지만 화학공학정보연구센터에서 제공하는 전문연구정보 통합검색을 이용하면 알짜배기 정보들을 접할 수 있습니다. 그 중에서 2002년 일본공업신문사 지구환경 8, 9월호에 실린 글을 소개한 ,

바이오매스-미국(1) 선진국 중에서 최대의 바이오매스 이용국
바이오매스-미국(2) 바이오매스 이용화학제품의 활동과 영향 

이라는 글은 조금 오래된 글이긴 하지만 미국의 바이오매스 이용에 대한 변천사를 보여줍니다. 원문을 보실 분은 위를 클릭하시거나 아래를 참고하시길...  

more..


more..

또 하나의 대체에너지 Cellulosic Ethanol (바이오에탄올)

 
사용자 삽입 이미지
개인적으로 석사과정에 입학했던 15년 전에 제가 처음으로 수행했던 연구 프로젝트가 있었는데 당시 동력자원부(동자부)의 과제였습니다. 셀룰로스를 이용하기 위한 셀룰로스 분해효소에 관한 연구였죠. 그 때 유전자 클로닝을 두 달 만에 운좋게(?) 성공하는 바람에 결국은 이 길로 들어섰다고 해도 과언이 아닐겁니다.

셀룰로스는 전세계에서 가장 많이 생산되는 바이오매스이자 매년 그냥 썪어 없어지는 물질입니다. 당시부터 이렇게 버려지는 바이오매스를 이용해서 유용물질을 생산하는 연구에 대한 이야기가 있었지만 솔직히 "그거 해서 진짜로 되겠냐?" 이런 소리도 많이 들었습니다. 그런데 지난 주 사이언스의 뉴스 포커스를 봤더니 결국엔 이십년 이상의 연구들이 결실을 봐서 결국 상용화 단계에 이르렀다는군요.

CELLULOSIC ETHANOL: Biofuel Researchers Prepare to Reap a New Harvest Robert F. Service
Science 16 March 2007: 1488-1491
Summary »   Full Text »   PDF » 


보통 "바이오에탄올" 하면 브라질을 떠올리고 사탕수수를 떠올립니다. 잘 알려진대로 브라질은 자신들의 풍부한 자원인 사탕수수를 가지고 바이오에탄올을 성공적으로 산업화시킨 나라입니다. 또 다른 바이오에탄올 소스는 옥수수 전분입니다. 전분은 알콜 발효에 좀 더 쉬운 원료죠.

하지만 사탕수수나 옥수수 전분은 그 자체로 식량으로 사용이 가능하고 가격이 상대적으로 높은데 비해 셀룰로스(정확하게는 셀룰로스와 헤미셀룰로스 리그닌 등을 전부 포함하는 cellulosic materials)는 버려지는 낙엽, 나무, 작물 부산물 이런 물질이기 때문에 자원재활용의 차원에서도 훨씬 강점이 있습니다. 다만 알콜발효에 이용하기에는 분해가 어려운 것이 문제였죠. 여기에 관한 수치들을 모아봤는데,

- U.S. could convert 1.3 billion dry tons a year of biomass to 227 billion liters (60 billion gallons) a year of ethanol. (1년에 13억톤의 바이오매스로부터 2270억 리터(6백억갤런)의 바이오에탄올 생산이 가능)
- in the process displace 30% of the nation's transportation fuel. (이는 미국내 전체 운송연료의 30%정도 대체가 가능한 정도의 양임)
-  A host of small and large chemical companies have jumped into the area, propelled by recent high gas prices and nearly $2 billion in private and venture-capital funding for biofuels last year alone. (작년에만 이와 관련한 회사에 20억불의 투자가 이루어졌슴)
-  And last month, the U.S. Department of Energy (DOE) announced awards of $385 million for six commercial-scale cellulosic-ethanol refineries (see table) that are expected to produce more than 130 million gallons of ethanol per year (DOE에서 6개의 회사에 3억8천5백만불을 지원하기로 했슴. 그 회사들의 생산능력은 연간 1억3천만 갤런임)

사용자 삽입 이미지

- That's still just a small fraction of the some 5 billion gallons of corn-based ethanol produced in the U.S. annually. (아직은 연간 50억갤런에 이르는 옥수수전분을 이용한 바이오에탄올 생산에는 상당히 못미치는 양임)
- 브라질은 작년 기준 연간 42억 갤런의 바이오에탄올을 생산함.
- 2005년엔 미국은 약 40억 갤런의 바이오에탄올을 생산했고 이는 미국 전체 휘발류 사용량 1400억 갤런의 약 3%에 해당함.
- 미국은 2012년까지 75억 갤런 생산이 목표로하고 있슴 (2년전 국회요구사항).
- 2017년까지 350억 갤런의 대체연료 생산을 대통령이 목표로하고 있슴.
 
그런데 바이오에탄올의 생산에는 원료의 문제뿐만 아니라 발효균주의 선택 및 셀룰로직 머트리얼의 분해가 더  중요한 부분입니다. 그래서 대사공학적으로 에탄올 발효의 효율을 높여준 균주를 만들게 되었죠. 하지만 발효효율 뿐만아니라 에탄올에 대한 내성도 높아야 하는 등의 여러가지 문제가 있습니다. 이와 관련된 부분만 인용하면,

more..


아무튼 최근 미국에선 대체에너지에 대한 관심이 그 어느 때보다 높습니다. 유가는 고공행진을 하고 있고, 예상외로 바이오텍이 식품산업에서는 안전성의 문제로 크게 각광받지 못하면서 많은 연구자들도 다른 분야로 눈길을 돌리고 있다고 보여집니다. 이미 이와 관련한 연구를 하시는 분들이 국내에도 많이 계신데 좋은 성과들이 있었으면 좋겠습니다.