펜실베이니아 주립대 연구진이 이끄는 팀은 양조 및 제약 공정에서 남은 효모를 생분해성 고성능 섬유로 변환하는 획기적인 방법을 개발했습니다. 이를 통해 기존 섬유에 대한 지속 가능한 대안을 제공하고 식량 생산을 위한 자원을 확보할 수 있습니다.
펜실베이니아 주립대 연구진이 맥주, 와인, 제약 생산 과정에서 남은 효모를 고성능 섬유로 변환하는 혁신적인 방법을 발견했습니다. 이 획기적인 기술은 세계 기아와 패스트 패션 산업의 환경적 영향과 같은 주요 지구적 과제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.
일반적으로 폐기물로 간주되는 효모 바이오매스를 재활용하여 연구진은 천연 대체재보다 강하고 환경에 미치는 해로움이 훨씬 적은 섬유를 만들어냈습니다.
"11,000년 전 사냥꾼-채집꾼들이 양털을 얻기 위해 양을 길들였던 것처럼, 우리는 식량 작물에 더 많은 자원을 집중할 수 있도록 농업 관점을 바꿀 수 있는 섬유를 위해 효모를 길들여가고 있습니다." 펜실베이니아 주립대학교의 생체모방소재 부문 허크 의장이자 공학과 피어스 교수인 주저자 멜릭 데미렐이 보도자료를 통해 밝혔습니다.
게재 11월 3일 미국 국립과학원 회보(PNAS)에 게재된 이 연구는 연구팀이 어떻게 섬유의 파일럿 규모 생산을 달성했는지를 보여줍니다. 독일의 한 공장에서 1,000파운드(450kg) 이상의 섬유를 생산함으로써, 연구팀은 이를 상업적 생산 규모로 확장할 수 있음을 입증했습니다.
연구진은 또한 섬유의 생산부터 폐기까지 전체적인 환경적, 경제적 영향을 분석하는 수명 주기 평가를 실시했습니다.
연구 결과는 이러한 발효 기반 섬유의 상업적 규모 생산이 더 적은 자원을 사용함으로써 양모와 같은 기존 섬유보다 경쟁력을 갖출 수 있음을 시사합니다. 이 섬유의 킬로그램당 생산 비용은 약 6달러로, 양모의 킬로그램당 10~12달러보다 저렴합니다. 더욱이, 물과 토지 사용량이 훨씬 적고 온실가스 배출량도 최소화됩니다.
"우리는 이 소재가 킬로그램당 6달러 이하, 즉 약 2.2파운드(약 12파운드)로 저렴하게 생산될 수 있음을 성공적으로 입증했습니다. 이는 양모가 킬로그램당 10~12달러인 것과 비교했을 때 상당히 적은 양의 물과 토지를 사용하면서도 다른 천연 섬유나 가공 섬유에 비해 성능이 향상되고 온실가스 배출도 거의 없앨 수 있다는 것을 보여줍니다."라고 데미렐은 덧붙였습니다. "절약된 자원은 식량 작물 재배를 위한 토지 재활용과 같이 다른 분야에도 활용될 수 있습니다."
이 혁신의 잠재적 영향은 패션 산업에만 국한되지 않습니다. 섬유 작물 재배에 필요한 농경지를 줄임으로써 더 많은 토지를 식량 생산에 활용할 수 있습니다.
데미렐은 "면화를 재배하는 대신 땅과 물, 자원, 에너지를 사용해 사람들을 먹일 수 있는 작물을 생산할 수 있다고 상상해보세요."라고 덧붙였다.
이러한 변화는 시급한 문제인 세계 식량 불안을 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 2024년에는 7억 3,300만 명이 식량 불안에 직면했습니다.
섬유 제조 공정은 자연적으로 발생하는 단백질 축적에서 영감을 받았으며, 효모 유래 단백질을 용액에 녹인 후 섬유로 방사하는 과정을 포함합니다. 이 섬유는 생분해성이 뛰어나 매립지의 심각한 폴리에스터 폐기물 문제를 해결합니다.
이 연구는 섬유 제조에 있어서 중요한 전환의 토대를 마련했습니다.
데미렐은 "바이오 제조를 활용함으로써 토지, 물, 또는 영양소를 놓고 식량 작물과 경쟁하지 않는 지속 가능하고 고성능 섬유를 생산할 수 있습니다."라고 덧붙였습니다. "바이오 제조 기반 단백질 섬유를 도입하는 것은 지구의 증가하는 인구에 대한 영양 공급 능력을 저해하지 않으면서 섬유 수요를 충족하는 미래를 향한 중요한 진전을 의미합니다. 우리는 '기아 종식' 목표 달성을 위해 상당한 진전을 이룰 수 있으며, 모든 사람이 영양가 있는 식량에 접근할 수 있도록 보장하는 동시에 지속 가능한 개발 목표를 달성할 수 있습니다."
데미렐은 이 섬유를 대량 시장에 출시하는 데 대해 낙관적이며, 생산 규모를 확대하기 위한 추가 연구를 계획하고 있습니다.
출처: 펜실베니아 주립 대학