생분해플라스틱 3종이 35도의 매립지 침출수에서 분해되는 정도를 비교한 그래픽. (KAIST 제공)
생분해성 플라스틱이라도 매립 환경과 소재 종류에 따라 분해 속도와 정도가 극명하게 달라진다는 연구 결과가 나왔다. 향후 폐기물 매몰한 환경 맞춤형 생분해 평가체계를 구축하고 분해 촉진 미생물 기술 개발에 중요 기초자료가 될 것으로 기대된다.
KAIST 건설및환경공학과 명재욱 교수 연구팀은 UNIST 이창수 교수팀과의 공동 연구를 통해 대표적 생분해 플라스틱인 폴리하이드록시부티레이트(PHB), 폴리락트산(PLA), 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)를 실제 매립지 침출수에 넣고 35℃ 혐기성(산소가 없는) 조건에서 최대 320일간 배양하는 장기 실험을 진행했다. 분석 결과, PHB는 불과 17일 만에 99.9%가 바이오가스로 무기화된 반면, PLA는 초기 20일간의 지연기를 거친 후 장기간에 걸쳐 83.6%까지 분해됐다. 반면 PBAT는 동일한 조건에서 320일이 지나도 거의 분해되지 않아 소재별로 확연히 다른 환경적 운명을 보였다.
특히, 연구팀은 플라스틱 표면 바이오필름에서 분해 관련 유전자가 실제로 발현되는 미생물군을 선별해내는 데 성공했다. 분해 유전자를 보유한 미생물 중 일부만이 플라스틱 표면에 달라붙어 실제 활성을 나타낸다는 점을 규명했다.
KAIST 명재욱 교수, 스위스연방수생과학기술연구소 최신형 박사, UNIST 이창수 교수, 홋카이도대학교 최형민 박사 연구진.(사진 왼쪽부터) (KAIST 제공))
이번 연구결과는 그동안 생분해성 평가가 주로 고온 퇴비화 조건에만 집중되어 있던 반면, 매립지·토양·수계 등 다양한 최종 폐기 환경을 반영한 새로운 국제 표준 평가체계 도입에 활용될 전망이다.
PLA 등 난분해성 소재의 분해 속도를 높일 수 있는 '맞춤형 미생물 제제' 및 친환경 효소 촉진제 발굴 연구에도 기여할 것으로 기대된다.
명재욱 교수는 "이번 연구가 폐기 환경에 맞는 생분해성 평가 기준을 마련하고, 플라스틱을 분해할 미생물과 효소를 찾는 데 도움이 되길 기대한다"고 말했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 게재됐다.
임병안 기자
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