[한국기술뉴스] 고려대학교 생명과학대학 김경헌 교수 연구팀은 한국화학연구원 김희택 박사, 포항공대 한정우 교수 공동 연구팀과 함께 친환경적이고 생체적합성이 높은 촉매를 이용해 PET 폐기물을 효율적으로 분해하는 공정을 개발했다.

미생물이 분비하는 효소에 의해 PET를 바로 단량체로 분해하기 전 PET를 먼저 저중합체로 예비로 분해하는 공정을 거치는 것이 단량체의 수율이나 농도면에서 훨씬 유리하다. PET처럼 같은 단위체가 반복적으로 연결된 크기가 큰 중합체를 고분자라고 하는데 가장 작은 반복단위를 단량체라고 하며, 반복단위가 수개에서 수십 개 정도 연결된 것을 저중합체 라고 한다. 

연구팀은 효소에 의한 분해공정이 최적의 조건에서 이뤄질 수 있도록 효소 및 미생물 발효에 방해가 되는 구성성분을 최소화 할 수 있는 분해공정을 개발하고자 했다.

연구팀은 지속적인 연구결과, 베타인이라는 물질이 PET를 효율적으로 분해하는데 도움을 주는 촉매로 작용할 수 있음을 알아냈다. 동물, 식물 및 미생물 같은 생물체에 널리 존재하는 베타인은 삼투압, 고온 및 탈수 같은 환경적 스트레스에 반응하여 생성 되는 물질이다.

베타인은 양이온과 음이온을 동시에 가진 양쪽성 이온으로, PET 분해에 효과적이라고 알려진 촉매인 이온성 액체와 유사한 반응을 할 것이라고 가정한 데 따른 것이다. 실제 베타인을 이용해 투입된 PET의 80% 이상을 올리고형태로 분해할 수 있었고, 각 반응별 산물을 매번 분리하는 과정 없이 발효공정 후 최종 반응산물만 분리하면 되기 때문에 공정을 단순화할 수 있었다. 또한 효소반응 및 미생물에 의한 발효공정에 방해가 되는 금속 이온이나 유기화합물 등을 사용하지 않아 최종물질 분리가 더 용이하도록 했다.

연구결과는 촉매분야 국제학술지 ‘에이씨에스 카탈리시스(ACS Catalysis)’에 3월 23일 게재됐다.