【에코저널=전주】최근 국내에서 밀 재배가 늘어나면서 부산물인 밀짚 발생량도 증가하고 있다.
대부분 섬유소로 구성된 밀짚은 환경친화적이고 지속 가능해 바이오플라스틱과 같은 친환경 소재 원료로 활용 가능성이 크지만, 대부분 버려지고 있다.
농촌진흥청은 버려지던 밀짚 속 섬유소를 추출해 미생물 발효과정에 필요한 영양원인 당으로 전환하는 기술을 개발, 친환경 소재 원료로서 가능성을 확인했다고 9일 밝혔다.
밀짚에는 포도당 분자가 선형 사슬로 연결된 다당류인 셀룰로오스가 30%∼35%, 헤미셀룰로오스(다양한 복합 당이 짧은 가지 구조로 연결된 다당류)가 20%∼25%가 함유돼 있다. 이를 산이나 알칼리 촉매로 추출한 뒤 효소 처리로 분해하면 글루코스와 같은 단당류로 전환할 수 있다. 이렇게 얻은 당은 미생물 발효과정을 거쳐 바이오플라스틱 원료로 다시 활용할 수 있다.
이를 위해서는 밀짚에서 셀룰로오스 같은 섬유소를 추출하는 과정이 중요하다. 기존에는 화학약품을 주로 사용했으나, 추출 효율이 낮으며 한번 사용 후 버려지기 때문에 폐수처리 비용과 환경 부담이 증가하는 문제가 있었다.
공융용매 처리 전 밀짚의 미세구조.(전자현미경 2천배)
공융용매 처리 후 밀짚의 미세구조.전자현미경 2천배)
이번 연구에서는 콜린클로라이드(비타민 B군의 한 종류로, 소금처럼 생긴 하얀 가루이며 다른 물질과 섞어 친환경 용매를 만들 때 주로 사용)와 글리세롤(무색·무취의 액체로, 화장품·식품에 널리 쓰이는 안전한 3가 알코올 성분)을 섞은 친환경 공융용매(3.2% 알칼리 첨가) 처리기술을 적용해 밀짚의 셀룰로오스 함량을 기존 32.4%에서 46.6%로 약 14%포인트 높였다. 전자현미경에서도 셀룰로오스 구조가 뚜렷하게 관찰됐다. 추출한 셀룰로오스가 당으로 전환되는 전환 수율도 기존 14%에서 93%로 높아져 미생물 발효의 주요 영양원으로 활용할 수 있음을 확인했다.
공융용매 처리된 밀짚의 구조 확대 이미지.
농촌진흥청은 공융용매 활용 기술을 특허출원했다. 앞으로 이 기술을 통해 밀짚에서 당을 안정적·경제적으로 생산하는 공정을 확립하고, 농업부산물을 활용한 바이오소재 연구를 확대할 계획이다.
NaOH 농도, 반응 시간, 반응 온도 비율이 포도당 수율에 미치는 결합 효과.
농촌진흥청 소득식량작물연구소 한선경 소장은 “이번 연구는 버려지는 농업부산물에서 섬유소를 대량 추출할 수 있는 친환경 기술을 마련한 것”이라며, “이를 활용해 다양한 바이오소재 산업 기반을 구축, 강화할 수 있기를 기대한다”고 전했다.
