환경부 소속 국립생물자원관(관장 서민환)은 수소 기체와 물속의 질산염을 이용해 암모니아를 만들 수 있는 박테리아* 2종을 최근 분리 배양하는 데 성공했다고 밝혔다.
* 지구환경 어디에서나 살고 있고 세포소기관이 없는 단세포의 미생물
국립생물자원관은 한국과학기술원(한국연구재단 기초연구실) 윤석환 교수진과 공동으로 올해 초부터 물속의 질산염을 제거할 수 있는 생물자원을 찾던 중, 대전광역시의 하수처리장에서 질산염을 암모니아로 전환하는 박테리아 2종을 확보했다.
이들 박테리아 2종은 '아크로박터(Acrobacter)속'과 '설푸로스피릴룸(Sulfurospirillum)속'으로 수소 기체를 이용해 물속의 질산염을 암모니아로 전환하는 능력을 갖춘 것으로 나타났다.
연구진은 이번에 분리한 박테리아 2종이 국내외 최초로 자연환경 조건에서 별도의 유기물을 공급하지 않아도 수소 기체로 호흡(혐기성 미생물)하여 질산염을 암모늄이온(NH4+)으로 전환할 수 있는 것으로 확인했다.
박테리아를 이용해 초소량의 수소로 질산염을 제거하면서 암모니아(NH4)를 만들어내 질소비료를 지속적으로 생산할 수 있는 것이다.
과거 전기촉매 방식이나 미생물을 이용해 질산염을 암모니아로 변환하여 질소비료를 생산하는 방법들이 시도되었으나, 복잡한 반응조건(극산성, 고질산염 등), 별도의 유기물을 지속적으로 공급해야 하는 문제 등으로 현장에서 활용하기 어려웠다.
연구진은 이번 박테리아 2종이 기존 질소비료를 대체하기 위한 원천소재로 활용될 수 있다고 보고 관련 특허출원도 앞두고 있다.
특히 이번 연구는 태양광 등 재생에너지로 생산된 수소(그린수소)와 박테리아를 이용해 물속의 질산염을 제거하면서 질소비료를 생산할 수 있다는 가능성을 제시했다. 이는 탄소배출저감 및 수계 부영양화 방지에 도움을 주며 자연계에서 활용성이 높은 기술을 찾았다는 의의가 있다.
이병희 국립생물자원관 유용자원분석과장은 "우리나라 생물자원이 가지고 있는 유용한 가치를 탐색하여 확보된 생물자원이 저탄소 녹색기술 개발에 활용될 수 있도록 연구에 박차를 가하겠다"라고 밝혔다.
〈그림 2. 설푸로스피릴룸(Sulfurospirillum)속 박테리아의 암모니아화
반응 대표결과〉
(좌) 수소(H2)의 공급이 없는 경우, 질산염(NO3-), 아질산염(NO2-), 암모늄이온
(NH4+)의 농도가 일정하게 유지.
(우) 수소(H2)가 공급되는 경우, 질산염(NO3-)의 농도가 감소하고 암모늄이온
(NH4+)의 농도가 증가하는 것을 확인.
※ 수소(H2)를 전자공여체로 질산염(NO3-)을 암모니아(NH4)로 전환하는 박테리아의발견은 세계 최초의 사례
기사최종편집일: 2024-05-16 06:30:00
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