칩 가게부터 피트스톱까지 -- 과학자들은 오래된 식용유를 디젤만큼 효율적으로 바이오연료로 만든다

새로운 연구에 따르면, 남은 지방을 이용해 연료를 생산하는 새로운 방법은 디젤 연료만큼 효과적이고 현재 방법보다 1000배 더 효율적인 바이오연료를 생산할 수 있다고 합니다.

Green Chemistry에 게재된 내용에 따르면, 런던 킹스 칼리지와 브라질 바이오리뉴어블 국립 연구소의 연구자들은 효소를 사용하여 식용유의 지방산을 알켄으로 분해했습니다. 알켄은 휘발유와 디젤과 같은 연료의 구성 요소입니다. 과학자들은 남은 음식 쓰레기를 사용하여 만들 수 있는 새로운 재생 연료가 화석 연료 사용을 줄일 수 있기를 바라고 있습니다.

바이오연료는 식물성 기름과 같이 식물이나 동물에서 나오는 재생 가능한 유기 물질로 만든 다양한 에너지원입니다. 기존 연소 엔진에서 휘발유나 경유를 직접 대체할 수 있는 연료는 화석 연료에 대한 지속 가능한 대안으로 선전되어 왔으며, 음식물 쓰레기에서 얻은 연료는 온실 가스를 최대 94%까지 줄였습니다.

일반적으로 이러한 연료에는 비효율적으로 연소되는 많은 산소 분자가 포함되어 있습니다. 이러한 낮은 연료 효율성은 이전에는 광범위한 사용을 막았으며 지방산 유래 바이오연료를 연소하여 생성된 에너지는 디젤에서 생성된 에너지의 90%였습니다. 디젤과 동등한 것을 보상하고 생성하려면 더 많은 원자재가 필요하여 비용이 화석 연료의 두 배로 상승합니다.

킹스칼리지 런던 캠퍼스 화학과의 화학과 수석 강사인 알렉스 브로건 박사는 "제가 어렸을 때 감자튀김 가게 밖에 놓여 있는 기름 통을 기억합니다. 곧 디젤 연료로 갈아서 차 뒷부분에 넣곤 했거든요. 오랫동안 사람들이 바이오연료에 대해 아는 건 기름 냄새와 의심스러운 합법성뿐이었습니다.

"그러나 그것은 물류와 같은 산업이 화석 연료에서 철수하는 중요한 방법이 될 것이고, 기술에 대한 상당한 투자 없이는 영국과 같은 국가는 배출 목표를 충족하는 데서 점점 더 멀어질 것입니다. 우리가 만든 것은 우리가 매일 사용하는 화석 연료의 화학적 동등물이며, 옛날 칩 가게의 뚱뚱한 사람들이 충족할 수 없었던 모든 기준을 충족합니다."

연구진은 더 많은 활성 알켄을 함유하는 더 효율적인 연료를 만들기 위해 P450 탈탄산효소라는 효소를 변형시켜 음식물 쓰레기에서 발견되는 지방산을 분해하고 그 안에 있는 산소를 추출했습니다.

효소는 일반적으로 작동하기 위해 물이 필요하므로 알켄 수율이 낮습니다. 이를 극복하기 위해 변형된 효소를 액체 염에 넣고 지방산과 섞이면서 자외선을 비추어 반응을 활성화했습니다. 그 결과 물에서 가능한 것보다 훨씬 많은 알켄 수율이 나왔습니다. 향상된 효율성은 연료 생산에 필요한 에너지와 원료 양이 줄어들어 지속 가능성이 크게 향상됨을 의미합니다.

게다가 효소는 생물학적 촉매이기 때문에 이 공정은 백금과 같은 기존 촉매의 필요성을 없애 채굴로 인한 환경 피해를 피할 수 있습니다. 자외선을 사용하면 과산화수소와 같은 독성 화학 물질을 사용하여 반응을 진행하는 것도 방지할 수 있습니다.

브라질 바이오 재생 에너지 국립 연구소의 수석 연구원인 레티시아 잔포를린 박사는 "우리의 (바이오)기술은 우리가 다른 재생 에너지 소재로 확장하고 항공 부문을 위한 가솔린과 등유를 포함한 다양한 연료를 생산할 수 있게 해줍니다. 우리는 아직 해야 할 일이 많다는 것을 알고 있으며, 세계에서 가장 큰 과제 중 하나인 기후 변화를 해결하는 데 기여하게 되어 기쁩니다."라고 말했습니다.

연구팀은 P450 효소 계열의 물이 필요로 하는 문제를 해결하는 방법을 확립함으로써, 이 기술을 사용해 다양한 분야, 예를 들어 의약품의 효율적인 생산 분야에서 화학 반응을 개선할 수 있기를 바라고 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/12/241206112105.htm