연구에 따르면 잔치 균류가 탄소 섬유 재활용에 혁명을 일으킬 수 있다

오늘날 탄소 섬유 소재는 산업화된 세계에서 거의 어디에나 존재하며, 하키 스틱에서 여객기까지 모든 것에서 찾아볼 수 있습니다. 매년 전 세계적으로 수십만 톤의 탄소 섬유가 생산되면서 과학자들은 이 소재를 재활용하기 위한 유용하고 비용 효율적인 방법을 모색해 왔습니다.

하지만 탄소 섬유(탄소 원자가 매트릭스에 결합된 가닥)는 새로운 유용한 재료로 재활용하기가 특히 어렵습니다.

캔자스 대학교 분자 생물학 Irving S. Johnson Distinguished Professor인 Berl Oakley는 "보통 에폭시나 폴리스티렌으로 만든 매트릭스와 결합된 짠 소재로, 이를 고정합니다."라고 말했습니다. "직물과 매트릭스가 혼합되어 있으므로 목표는 재사용을 위해 직물을 회수하고 독성이나 낭비를 일으키지 않고 매트릭스를 용해하는 것입니다. 이상적으로는 직물에서 가치를 회수하고 싶을 것입니다."

이제 Journal of American Chemical Society 에 자세히 설명된 새로운 생명공학 과정에서 KU의 Oakley와 남부 캘리포니아 대학의 협력자들은 탄소 섬유 강화 폴리머(CFRP)에서 매트릭스를 분해하고 제거하는 화학적 절차를 개발했습니다. 이 절차를 통해 회수된 탄소 섬유 층은 원래 제조 기판과 비슷한 기계적 특성을 보입니다.

주요 매트릭스 분해 생성물 중 하나는 벤조산이며, 추가 가치를 회수하기 위해 Oakley는 벤조산을 먹어 OTA(2Z,4Z,6E)-옥타-2,4,6-트리엔산이라는 귀중한 화학 화합물을 생성할 수 있는 Aspergillusnidulans 곰팡이의 유전자 변형 버전을 개발했습니다. Oakley와 새로운 논문의 공동 연구자들에 따르면, "이것은 CFRP의 섬유 직물과 폴리머 매트릭스에서 높은 가치를 회수하는 최초의 시스템을 나타냅니다."

Oakley는 이 논문의 주저자인 University of Southern California의 Clay Wang과 오랫동안 협력해 왔습니다. Oakley는 "우리는 Aspergillusnidulans에서 2차 대사산물을 생산하기 위해 그의 연구실과 수년간 협력해 왔습니다."라고 말했습니다. "2차 대사산물은 곰팡이가 생성하는 화합물입니다. 페니실린은 전형적인 2차 대사산물이며, 경쟁자를 억제하는 것과 같은 생물학적 활동이 있습니다. Asperlin 경로는 그 작업에서 나온 것입니다. Asperlin은 2차 대사산물입니다. 우리는 특정 경로를 켜는 데 성공했고, 그것이 바로 그 생성물이었습니다. 우리는 OTA가 이 경로의 중간체이며 OTA가 잠재적으로 가치 있는 산업 화합물이라는 것을 발견했습니다."

"OTA는 항생제나 항염제와 같이 잠재적인 의료적 응용이 있는 제품을 만드는 데 사용될 수 있습니다." USC에서 발표한 성명에서 왕은 이렇게 말했습니다. "이 발견은 이전에 폐기물로 여겨졌던 것을 의학에 사용될 수 있는 귀중한 것으로 바꾸는 새롭고 더 효율적인 방법을 보여주기 때문에 중요합니다."

오클리는 다음으로, KU 연구실에서 새로운 탄소 섬유 재활용 방법을 산업적 규모로 적용하려면 확장성과 수익성에 대한 필요성을 염두에 두고 특수화된 균류의 효율성을 더욱 높이기 위해 노력할 것이라고 말했습니다.

"이 작업이 시작된 이래로, 우리는 실제로 원래 균주보다 더 나은 균주를 개발했습니다."라고 그는 말했습니다. "이 새로운 균주는 더 나은 결과를 낼 가능성이 있지만, 이 과정을 개량된 균주에 엔지니어링하기 위해 많은 작업을 해야 할 것입니다."

KU에서 Oakley는 대학원생 Cory Jenkinson과 함께 연구에 참여했습니다. USC에서 Wang의 공동 저자는 Clarissa Olivar, Zehan Yu, Ben Miller, Maria Tangalos, Steven Nutt 및 Travis Williams였습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/12/241210142137.htm