나2019년, 미국 국방부 산하 기관이 공개 전화 군대가 외딴 지역이나 재난 지역에서 일하러 갈 때 발생하는 엄청난 양의 플라스틱 폐기물을 처리하는 데 도움이 되는 연구 프로젝트를 위해. 이 기관은 식품 포장지와 물병 등을 연료와 식량과 같은 사용 가능한 제품으로 전환할 수 있는 시스템을 원했습니다. 이 시스템은 험비에 들어갈 만큼 작아야 했고 적은 에너지로 작동할 수 있어야 했습니다. 또한 플라스틱을 먹는 미생물의 힘을 활용해야 했습니다.
“4년 전에 이 프로젝트를 시작했을 때 아이디어는 이미 있었습니다. 그리고 이론적으로는 의미가 있었습니다.” 자금을 지원받는 세 연구 그룹 중 하나를 이끄는 미시간 기술 대학의 미생물학자 스티븐 테크트먼의 말입니다. 그럼에도 불구하고 그는 처음에는 “실제로 효과가 있는 것보다 공상과학에 더 가까웠다”고 말했습니다.
그 불확실성이 핵심이었습니다. 방위고등연구계획국(DARPA)은 고위험, 고보상 프로젝트를 지원합니다. 즉, 개별적인 노력은 실패로 끝날 가능성이 큽니다. 하지만 프로젝트가 성공하면 진정한 과학적 돌파구가 될 가능성이 있습니다. 플라스틱 폐기물 프로젝트를 감독하는 DARPA의 프로그램 관리자인 레너드 텐더는 “저희의 목표는 ‘농담이시군요. 뭘 하고 싶으신가요?’라는 불신에서 ‘아시다시피, 실제로 가능할지도 몰라요’로 가는 것입니다.”라고 말했습니다.
플라스틱 생산 및 폐기 문제는 잘 알려져 있습니다. 유엔 환경 계획에 따르면 세계는 약 4억4천만톤 연간 플라스틱 폐기물의 양입니다. 그 중 많은 부분이 매립지 또는 바다에서, 미세 플라스틱, 플라스틱 펠릿그리고 비닐봉지 야생 동물에게 위협이 됩니다. 많은 정부와 전문가들은 문제를 해결하려면 감소하다 생산 및 일부 국가와 미국 주에서는 추가적으로 도입했습니다. 정책 재활용을 장려합니다.
수년간, 과학자들 또한 있었다 실험하다 ~와 함께 다양한 종 ~의 플라스틱을 먹는 박테리아. 하지만 DARPA는 플라스틱을 사용하여 완전히 다른 것, 즉 인간을 위한 음식을 만드는 소형의 이동식 솔루션을 모색하는 약간 다른 접근 방식을 취하고 있습니다.
처음에는 이 노력이 “실제로 효과가 있는 것보다는 공상과학에 더 가깝게 느껴졌습니다.”
Techtmann은 서둘러 목표를 추가했습니다. ~ 아니다 사람들에게 플라스틱을 먹이기 위해서입니다. 오히려 그의 시스템에 있는 플라스틱을 먹어치우는 미생물이 스스로 인간이 섭취하기에 적합하다는 것이 희망입니다. Techtmann은 프로젝트 대부분이 1~2년 안에 준비될 것이라고 믿지만, 이 식품 단계는 더 오래 걸릴 수 있습니다. 그의 팀은 현재 독성 테스트를 하고 있으며, 그런 다음 검토를 위해 식품의약국에 결과를 제출할 것입니다. 모든 것이 순조롭게 진행된다 하더라도, 또 다른 과제가 기다리고 있습니다. Techtmann은 “극복해야 할 것 같은 역겨운 요소가 있다”고 말했습니다.
군대는 미생물을 영양분으로 전환하기 위해 노력하는 유일한 기관이 아닙니다. 한국에서 핀란드에 이르기까지 소수의 연구원과 일부 회사는 미생물이 언젠가 세계 인구 증가에 기여할 수 있을지 탐구하고 있습니다.
에이에 따르면 입찰, DARPA의 제안 요청은 한 번에 두 가지 문제를 해결하는 것을 목표로 했습니다. 첫째, 이 기관은 그가 공급망 취약성이라고 부르는 것을 줄이기를 바랐습니다. 전쟁 중에 군대는 외딴 지역에 있는 군대에 물자를 수송해야 하며, 이는 차량에 있는 사람들에게 안전 위험을 초래합니다. 또한 이 기관은 사용을 중단하기를 원했습니다. 위험한 연소 구덩이 플라스틱 폐기물을 처리하는 수단으로. “그 폐기물을 책임감 있게 그 부지에서 치우는 것은 엄청난 일입니다.” 텐더가 말했다.
Michigan Tech 시스템은 기계적 분쇄기로 시작하여 플라스틱을 작은 조각으로 줄이고, 그 조각은 반응기로 이동하여 고온에서 수산화 암모늄에 담가둡니다. 일회용 물병을 만드는 데 일반적으로 사용되는 PET와 같은 일부 플라스틱은 이 지점에서 분해됩니다. 군용 식품 포장에 사용되는 다른 플라스틱(즉, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌)은 다른 반응기로 전달되어 훨씬 더 높은 열과 산소 부족에 노출됩니다.
이러한 조건에서 폴리에틸렌과 폴리프로필렌은 연료와 윤활제로 업사이클링할 수 있는 화합물로 전환됩니다. 이 프로젝트의 구성 요소를 감독한 Michigan Tech의 화학 엔지니어인 David Shonnard는 일부 기술을 상용화하기 위해 Resurgent Innovation이라는 스타트업 회사를 개발했습니다. (Shonnard에 따르면 연구팀의 다른 구성원은 시스템의 다른 부분과 관련된 추가 특허를 추진하고 있습니다.)
PET가 수산화암모늄에서 분해된 후, 액체는 다른 반응기로 옮겨지고, 그곳에서 미생물 군집이 이를 소비합니다. Techtmann은 처음에는 분해된 플라스틱을 분해할 수 있는 박테리아를 찾기 위해 고도로 오염된 환경으로 가야 할 것이라고 생각했습니다. 하지만 결과적으로 퇴비 더미의 박테리아가 정말 잘 작동했습니다. 이는 반응기에 들어간 분해된 플라스틱이 일부 식물 물질 화합물과 유사한 분자 구조를 가지고 있기 때문일 수 있다고 그는 말했습니다. 따라서 식물을 먹는 박테리아가 플라스틱에서 에너지를 얻을 수 있을 것입니다.
테크트만에 따르면, 박테리아가 플라스틱을 섭취한 후, 미생물을 건조시켜 영양 효모와 비슷한 냄새가 나는 분말 형태로 만들고 지방, 탄수화물, 단백질의 균형을 맞춘다고 합니다.
식용 미생물에 대한 연구는 적어도 60년 전부터 시작되었지만 증거의 규모는 확실히 작습니다. (하나 검토 1961년 이후로 매년 평균 7편의 논문이 발표되었다고 추정됩니다.) 그래도 이 분야의 연구자들은 국가들이 미생물을 식량원으로 고려할 만한 충분한 이유가 있다고 말합니다. 무엇보다도, 한국과학기술원(KAIST)의 생명공학자이자 연구 담당 수석 부사장인 상엽 씨는 Undark에 보낸 이메일에서 미생물이 단백질이 풍부하다고 적었습니다. 이씨 그리고 다른 사람들 미생물을 재배하는 데는 기존 농업보다 땅과 물이 덜 필요하다는 점을 지적했습니다. 따라서 특히 인구가 증가함에 따라 미생물이 더 지속 가능한 영양 공급원이 될 수 있습니다.
이씨는 검토했다 종이 미시간 공대 프로젝트의 미생물 부분을 설명하면서, 그룹의 계획이 실현 가능하다고 말했습니다. 하지만 그는 중요한 과제를 지적했습니다. 현재로서는 특정 미생물만이 먹기에 안전한 것으로 간주됩니다. 즉, “유산균, 바실러스, 일부 효모와 같이 우리가 발효 식품과 음료를 통해 섭취해 온 것”입니다. 하지만 이것들은 플라스틱을 분해하지 않습니다.
비사용하기 전에 플라스틱을 먹는 미생물을 인간의 음식으로 사용하는 것을 막기 위해 연구팀은 규제 기관에 해당 물질이 안전하다는 증거를 제출할 예정이다. 캐나다 온타리오주 웨스턴 대학교의 전기 엔지니어인 조슈아 피어스는 초기 독성학 스크리닝을 수행하여 미생물을 더 작은 조각으로 분해한 다음 알려진 독소와 비교했다.
“우리는 거기에 나쁜 것이 없다고 확신합니다.” 피어스가 말했다. 그는 또한 미생물이 명백한 부작용 없이 C. elegans 회충에게 공급되었으며, 팀은 현재 쥐가 장기간 미생물을 섭취했을 때 어떻게 되는지 살펴보고 있다고 덧붙였다. 쥐가 잘 된다면, 다음 단계는 검토를 위해 식품의약국에 데이터를 제출하는 것이다.
연구팀은 플라스틱을 먹는 미생물을 인간의 식품으로 사용하기 전에 해당 물질이 안전하다는 증거를 규제 기관에 제출할 예정이다.
최소한 소수의 회사 새로운 식용 미생물 품종을 상용화하는 다양한 단계에 있습니다. 핀란드 스타트업, 솔라푸드예를 들어, 자연에서 발견되는 박테리아를 사용하여 겨자색 색조를 띤 분말 제품을 만들었습니다. 승인됨 싱가포르에서 사용하기 위해. Undark에 보낸 이메일에서 최고 경험 책임자인 로라 시니살로는 회사가 EU와 영국에서 승인을 신청했으며, 올해 말까지 미국 시장에 진출하기를 희망한다고 말했습니다.
플라스틱을 먹는 미생물이 인간이 섭취하기에 안전하다고 밝혀지더라도, 대중은 여전히 플라스틱 폐기물로 영양을 공급받는 것을 먹을 가능성에 반발할 수 있다고 Techtmann은 말했습니다. 이러한 이유로, 그는 이 특정 미생물 그룹은 외딴 군사 기지나 재난 구호 기간 동안 가장 유용할 수 있으며, 사람들이 생존하는 데 도움이 되도록 단기적으로 섭취할 수 있다고 말했습니다.
“저는 역겨움에 대한 우려가 좀 덜하다고 생각합니다.”라고 Techtmann은 말했습니다. “그저 ‘이게 나를 하루나 이틀 더 살게 해줄 거야’라는 생각이라면요.”
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