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- 플라스틱 폐기물을 단백질이 풍부한 먹을 수 있는 쿠키로 변환
- 두 가지 문제를 동시에 해결하는 솔루션:지구의 플라스틱 오염과 인류 식량 문제
- "µBites"라고 명명된 이 시스템은 우주 탐사나 탐험대의 식량으로도 활용될 수 있다.

PET 플라스틱병이 먹을 수 있는 쿠키로 변신하는 비결

영양가 있는 재활용:
이 혁신적인 공정은 플라스틱 폐기물을 단백질이 풍부한 먹을 수 있는 쿠키로 변환한다. 맛도 좋다고 한다. 이는 유전자 변형 효모를 이용해 탄소가 풍부한 플라스틱 구성 요소를 분해하여 단백질, 당류, 지방, 비타민으로 전환함으로써 가능해졌다. 이렇게 만들어진 반죽을 쿠키 모양으로 빚어 건조시킬 수 있다. "µBites"라고 명명된 이 시스템은 우주 탐사나 탐험대의 식량으로도 활용될 수 있다. 

▲ 이 쿠키는 페트병과 식물성 폐기물로 만들어졌지만, 맛은 여전히 ​​좋다. · Foto: © Southern Illinois University Carbondale

 

플라스틱 폐기물은 우리 시대의 매우 큰 환경 문제다. 내구성이 강한 플라스틱은 바다, 강, 토양을 오염시키고, 미세 플라스틱은 식수, 식품, 심지어 우리 몸속까지 오염시킨다. 전 세계 과학자들은 플라스틱을 수소와 같은 에너지 운반체, 화학 원료, 기타 유용한 물질로 효율적으로 전환할 수 있는 기술을 연구하며 플라스틱 재활용의 효율성을 높이기 위해 노력하고 있다.

예시: PET 병과 식물성 폐기물

남부 일리노이 대학교의 라히루 자야코디(Lahiru Jayakody) 교수가 이끄는 연구팀은 플라스틱 재활용에 대한 독창적인 접근 방식을 개발했다. 자야코디 교수는 "플라스틱을 업사이클링하는 새로운 방법을 개발하고 싶었고, '플라스틱으로 먹을 수 있는 것을 만들어보면 어떨까?'라는 생각을 했다. 결국 플라스틱도 음식처럼 탄소로 이루어져 있으니까요"라고 설명했다. 이 연구는 NASA의 "심우주 식량 챌린지(Deep Space Food Challenge)"에서 영감을 받았다. 이 대회에서 연구원들은 4명의 우주비행사가 3년간 우주 임무를 수행하는 동안 먹을 수 있는 식량을 개발하는 과제를 받았다. 

자야코디 교수 연구팀은 어디에서나 쉽게 구할 수 있는 원료인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 사용하기로 했다. PET는 대부분 플라스틱 음료수병을 만드는 데 사용되는 소재다. 업사이클링 과정의 첫 단계에서 PET는 옥수수 줄기, 옥수수 잎, 기타 식물성 폐기물과 같은 유기성 폐기물과 함께 잘게 분쇄된 후, 물, 산소, 열을 가해 기본 구성 요소로 분해된다. 이 산화 열수 용해 공정은 여러 물질 중에서도 단쇄 이수산화알코올인 에틸렌글리콜(C₂H₆O₂)을 생성한다.

변형된 효모는 쿠키 "반죽"을 만든다.

두 번째 중요한 단계는 제빵 효모(Saccharomyces cerevisiae)와 그와 유사한 효모 종을 유전적으로 변형하여 용해 과정에서 생성되는 에틸렌글리콜과 기타 탄화수소를 식용 단백질, 지방, 당으로 전환하도록 하는 것이다. 그 결과 효모 세포와 효모가 생성하는 분자들의 혼합물이 만들어지는데, 이는 우리가 먹을 수 있다. 이 혼합물을 농축하여 페이스트 형태로 만들고, 식물성 재료에서 추출한 전분과 식이섬유를 첨가한 후, 모양을 만들고 건조시켜 쿠키 등을 만들 수 있다.
자야코디와 그의 연구팀은 "우리는 플라스틱 폐기물과 효모 바이오매스로 식용 단백질 쿠키를 만드는 것이 가능하다는 것을 입증했다"고 설명했다. 그들은 재활용 플라스틱으로 만든 쿠키에 'μBites'(마이크로 바이트)라는 이름을 붙였다. 연구진에 따르면 이 쿠키는 영양가가 높아 완전식품이라고 한다. 이론적으로 장기간 우주 임무를 수행하는 우주비행사들이 이를 식량으로 활용할 수 있고, 오지 탐험대도 비상식량으로 사용할 수 있다. 자야코디는 "μBites는 극한 환경이나 자원이 부족한 지역에서 식량 공급을 보장할 수 있다"고 설명했다.

 

이 영상에서 연구진은 µBites의 기본 원리를 설했다. 그들은 이후 이 공정을 더욱 개선했다.

맛은 꽤 괜찮다.

그렇다면 이 "플라스틱" 쿠키는 어떤 맛일까? 연구팀에 따르면 효모로 만든 반죽에 설탕과 향신료를 취향에 따라 첨가할 수 있다고 한다. 초기 시식 테스트에서 참가자들은 μBites의 맛, 모양, 식감에 대해 9점 만점에 6.5점을 주었다. 자야코디는 "우리가 아는 한, 재활용 플라스틱 폐기물과 바이오매스로 만든 식용 쿠키 중 이렇게 높은 점수를 받은 것은 이번이 처음이다"고 말했다.

연구진은 이후 효모가 바닐라 향과 비타민 A를 직접 생산할 수 있도록 공정을 확장했다. 이를 위해 제빵 효모를 변형하여 식물 잔류물에서 발견되는 페룰산을 바닐린으로 전환하도록 했다. 또 다른 효모 균주인 로도스포리디움 토룰로이데스는 에틸렌 글리콜로부터 비타민 A의 전구체인 베타카로틴을 생산하도록 변형했다. 자야코디는 "우리는 이 효모를 사용하여 μBites 쿠키를 더욱 매력적이고 소비자 친화적으로 만들고 있다"고 말했다.
두 가지 문제를 동시에 해결하는 솔루션

연구진에 따르면, 플라스틱 폐기물을 식용으로 전환하는 것은 지구의 플라스틱 오염과 인류 식량 문제라는 두 가지 문제를 동시에 해결할 수 있는 가능성을 제시한다. 자야코디 교수는 "µBites는 세계 기아와 플라스틱 오염에 맞서는 획기적인 기술"이라고 말했다. 미생물 공정을 기반으로 한 이와 유사한 방법들은 미래 세대를 위한 지속 가능한 세상을 만드는 데 도움이 될 수 있다.

플라스틱 폐기물로 만든 이 쿠키는 아직 공식적으로 섭취 승인을 받지는 못했다. 하지만 연구진은 향후 몇 년 안에 µBites를 충분히 개선하여 시장에 출시할 수 있기를 기대하고 있다.

출처:
Lahiru Jayakody (Southern Illinois University, Carbondale) et al., Fall meeting of the American Chemical Society (ACS Fall) 2026
라히루 자야코디(남부 일리노이 대학교 카본데일) 외, 미국화학회(ACS) 2026 가을 학술대회

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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