이산화탄소·전기·효모 한 반응기에…이타콘산 생산 입증, 수율은 낮아

독일 헬름홀츠 환경연구센터(UFZ)는 28일(현지시간) 오스트리아 빈 자연자원생명과학대(BOKU)와 함께 이산화탄소를 이타콘산으로 바꾸는 전기화학·미생물 결합 실험을 발표했다. 원논문은 12일 학술지 《앙게반테 케미》에 먼저 실렸다. 생산은 확인됐지만 상용 공정의 수율이나 온실가스 감축 효과를 입증한 결과는 아니다.

전극에서 만든 포름산염을 효모가 사용

연구진은 1리터 규모 반응기에서 전기를 써 이산화탄소를 포름산염으로 바꾸고, 유전자를 조정한 효모 코마가타엘라 파피이가 이를 에너지원으로 쓰게 했다. 효모는 이산화탄소를 탄소원으로 이용해 이타콘산을 만들었다. 이 물질은 수지와 플라스틱 등의 원료로 쓰인다.

기존의 전기화학 반응과 미생물 배양을 한 용기에 담는 데는 조건 조정이 필요했다. 이산화탄소의 전기화학적 환원은 높은 온도와 알칼리성 환경에서 유리한 반면 효모 배양에는 약 30도와 중성에 가까운 배지가 맞는다. 연구진은 두 과정이 함께 작동하도록 배지와 운전 조건을 바꿨다.

논문 초록에 따르면 반응기의 이타콘산 평균 생산 농도는 리터당 110.1밀리그램이었다. 이 수치는 실험 용액의 농도로, 투입한 이산화탄소 전체가 그만큼 제품으로 전환됐다는 뜻은 아니다. UFZ도 설탕이나 메탄올을 사용했을 때보다 생산량이 낮았다고 밝혔다.

탄소 감축 효과는 별도로 따져야

논문 저자들은 생산량 변동과 제한적인 시스템 성능, 양극에서의 생성물 산화, 에너지 효율의 제약을 한계로 적었다. 이 연구는 한 반응기에서 두 과정을 결합할 수 있음을 보여준 실험이지 공장 규모 생산의 경제성을 검증한 시험은 아니다.

미국 에너지부의 이산화탄소 활용 사업 독립 평가 보고서도 전기화학과 미생물 공정을 결합하는 기술에서 생산 속도와 농도, 규모 확대가 과제라고 짚었다. 연구진의 실험만으로 전력 공급부터 제품 사용·폐기까지의 순배출량을 알 수 없다. 기술의 기후 이익을 판단하려면 에너지 사용과 전 과정 배출을 따로 계산해야 한다.

대표 이미지: AI 생성 이미지 / 데이마크

원문: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.8633090

UFZ 발표: https://www.ufz.de/index.php?en=36336&webc_pm=44/2026

미국 에너지부 평가 보고서: https://www.energy.gov/sites/default/files/2024-04/beto-2023-peer-review-report_05-co2-utilization.pdf