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생명연 '바이오플라스틱 소재 친환경' 대량생산 기술개발

국내 연구진이 식물유로부터 바이오플라스틱 소재를 대량 생산할 수 있는 기술을 개발했다.

한국생명공학연구원은 바이오상용화지원센터 안정오 박사팀이 플라스틱 및 다양한 화학제품 원료 소재인 세바식산(sebacic acid)을 식물유로부터 생물학적으로 대량 생산할 수 있는 공정을 개발했다고 14일 밝혔다.

이번 연구결과는(교신저자 안정오/이홍원 박사·제1저자 전우영 박사)는 영국왕립화학회에서 발간하는 국제 학술지  '그린케미스트리지(Green Chemistry)'에 지난달 7일자로 게재됐다.(논문명:Microbial production of sebacic acid from a renewable source: production, purification, and polymerization)

세바식산(HOOC-(CH2)8-COOH)은 가소제, 윤활제, 화장품 및 플라스틱의 생산을 비롯해 다양한 산업에 응용되는 물질이다.

현재 피마자유(castor oil)에서 고온의 열분해 공정을 거쳐 세바식산을 생산하고 있지만 고온의 합성공정이 필요하고 이 과정서 상당한 양의 황산이 소요돼 환경오염 등의 문제점을 갖고 있다.

이에 따라 연구팀은 기존 고온·고압의 화학공정을 통한 세바식산 생산을 대체할 수 있는 친환경 미생물화학 공정기술을 개발하고 생산된 세바식산을 고순도로 분리·정제해 냈다.

또 폴리아마이드 중합공정을 통해 고성능 바이오나일론 610(nylon 610)을 성공적으로 합성했다.

폴리아마이드 중합공정은 고온에서 물을 제거하면서 카르복실기(-COOH)와 아민기(-NH2) 간의 아마이드 결합(-COHN-)을 생성하는 반응이다.

Nylon 610은 세바식산과 헥사메틸렌디아민(Hexamethylenediamine)과의 중합공정을 통해 생산되는 나일론으로 전기절연체, 정밀부품, 필라멘트 등에 활용된다.

특히 연구팀은 미생물 균주(효모 캔디다 트로피칼리스) 유전자 조작을 통해 식물 유래의 지방산 원료로부터 세바식산 생산 능력을 향상시켰고 배양 공정에 관여하는 온도, pH, 용존산소량, 원료의 투입 속도 등의 조건들을 최적화해 세계 최고 수준으로 세바식산을 생산해 냈다. 농도는 98.3g/L며 생산수율은 98%에 이른다.

이어 연구팀은 실험실 규모에서 구축한 세바식산 생산 공정을 파일롯 규모(50L 배양기)에서도 성공적으로 재현, 연구 결과의 산업적 적용 가능성도 확인했다.

연구팀은 국내 기업인 애경 유화㈜, ㈜롯데케미칼, 스몰랩과의 산·연 협동연구로 바이오공정을 통해 생산된 세바식산을 고순도로 분리 및 정제했고 중합 공정을 거쳐 바이오나일론 610을 성공적으로 합성해 냈다.

연구 책임자인 안정오 박사는 "이번 연구성과는 재생 가능한 바이오자원 유래의 세바식산 생산공정을 통해 기존의 화학적 생산방법을 대체 가능하다는 것을 보여준 것"이라며 "국내 기업들과 협업해 세바식산을 나일론610으로 성공적으로 합성한 것은 산·연 간 공동 연구 모델로 좋은 사례가 될 것으로 기대한다"고 말했다.

충청비즈  thecm11@naver.com

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