“미니 재활용 공장” 스티로폼 먹는 애벌레 찾았다[사이언스샷]

“미니 재활용 공장” 스티로폼 먹는 애벌레 찾았다[사이언스샷]

이영완 기자

 

장내 세균이 플라스틱 성분 분해

 

스티로폼을 씹어먹는 아메리카왕거저리 애벌레./호주 퀸즐랜드대
호주 과학자들이 스티로폼을 먹어치우는 애벌레를 새로 발견했다. 플라스틱 성분을 소화시키는 애벌레의 장내 세균을 대량 배양하면 스티로폼을 유용한 자원으로 만드는 생물 공장도 만들 수 있다는 기대가 나온다.

호주 퀸즐랜드대의 크리스티안 린케 교수 연구진은 10일 국제 학술지 ‘미생물 유전체학’에 “딱정벌레인 아메리카왕거저리(Zophobas morio beetle)의 애벌레인 수퍼웜(superworm)이 스티로폼을 씹어 먹고 장내 세균이 이를 분해하는 것을 확인했다”고 밝혔다.

◇”애벌레는 미니 재활용 공장”

스티로폼은 발포 폴리스티렌이라는 플라스틱의 상표명이다. 부피의 98%가 공기여서 가볍고 단열 효과도 좋아 포장재로 그만이지만 최근 택배가 일상이 되면서 가정마다 쌓여가는 스티로폼 쓰레기에 골머리를 앓고 있다.

연구진은 3주 동안 아메리카왕거저리 애벌레에게 각각 스티로폼과 왕겨를 주고 비교했다. 애벌레는 하루 안에 스티로폼에 달려들어 씹어 먹기 시작했다. 48시간이 지나자 배설물이 흰색으로 변했다. 왕겨를 먹으면 갈색 배설물이 나온다. 스티로폼을 먹인 애벌레는 왕겨를 먹고 자란 애벌레보다는 몸무게가 덜 나갔지만 정상적으로 번데기를 거쳐 성충이 됐다고 연구진은 밝혔다.

린케 교수는 애벌레가 스티로폼을 씹어 잘게 조각내 삼키면 장내 세균의 효소가 폴리스티렌을 단분자인 스티렌으로 분해한다고 설명했다. 유전자를 분석해보니 슈도모나스, 로도코커스, 코리네박테리움 등의 장내 세균이 폴리스티렌 분해에 관여하는 효소를 갖고 있는 것으로 나타났다. 연구진은 앞으로 장내 세균의 효소 중 폴리스티렌 분해 효율이 가장 좋은 종류를 찾을 계획이다.

스티로폼을 먹는 아메리카왕거저리 애벌레./호주 퀸즐랜드대
스티로폼은 벤치나 액자틀로 재활용된다. 연구진은 애벌레의 장내 세균을 이용하면 스티로폼을 물리적으로 재활용하는 데 그치지 않고 새로운 소재로 재탄생시킬 수 있다고 밝혔다. 단순한 재활용(recycling)을 넘어 업사이클링(upcycling)까지 가능하다는 말이다.

린케 교수는 “애벌레는 일종의 미니 재활용 공장과 같다”고 설명했다. 먼저 애벌레가 폴리스티렌을 잘게 조각내 먹으면 장내 세균이 폴리스티렌을 분해한다. 이후 다른 미생물들이 폴리스티렌 분해산물을 먹고 다른 바이오플라스틱이나 화학분자를 만들 수 있다고 연구진은 밝혔다.

◇플라스틱 분해 미생물도 잇따라 개발

플라스틱을 분해하는 애벌레는 이번이 처음은 아니다. 2015년 미국 스탠퍼드대 연구진은 갈색거저리의 애벌레인 밀웜(mealworm)이 스티로폼을 먹고 소화하는 것을 확인했다. 스페인 칸타브리아대와 영국 케임브리지대 연구진은 2017년 꿀벌부채명나방의 애벌레인 왁스웜(waxworm)이 폴리에틸렌 성분의 비닐봉지를 먹고 분해하는 것을 확인했다. 항생제를 먹이면 플라스틱 소화능력이 사라지는 것을 보아 이 애벌레들도 모두 장내 세균이 플라스틱을 분해하는 것으로 추정됐다.

꿀벌부채명나방 애벌레가 비닐봉지를 갉아 먹어 구멍이 난 모습./스페인 칸타브리아대
최근에는 아예 플라스틱을 분해하는 미생물들만 골라 산업에서 활용하는 연구가 발전하고 있다. 2016년 일본 과학자들은 페트병 재활용 공장에서 발견한 ‘이디오넬라’라는 미생물에서 플라스틱 분해 효소 두 종류를 발견했다. 2년 뒤 영국 포츠머스대의 존 맥기헌 교수는 이 효소를 개량해 플라스틱 분해 능력을 20% 이상 증가시켰다.

2020년 4월 프랑스 카르비오사(社)는 국제 학술지 네이처에 퇴비 더미에서 찾은 미생물의 효소로 페트병의 90%를 10시간에 분해했다고 발표했다. 머지않아 집집마다 플라스틱 쓰레기를 분리수거 대신 미생물 분해로 바로 처리할 수 있을 것으로 기대된다.

이영완 과학전문기자 ywlee@chosun.com