플라스틱을 대체할 잠재력을 가진 버섯

눅눅한 냄새가 나는 흰곰팡이 혹은 곰팡이가 핀 빵에서 우리는 버섯류 이외의 다른 곰팡이를 본 경험이 있다. 현재 이들 곰팡이는 플라스틱을 대체할 수 있는 재료로서 가능성이 있는가에 대해 과학계가 주목을 하고 있다. 비밀은 균사체에 있다. 유니온 대학 생물학과 Steve Horton 교수는 계속해서 다시 나오는 재생 구조를 가진 버섯 대부분의 곰팡이 아래 부분을 작은 생물학적인 관형세포 사슬에 비교하였다. 곰팡이는 놀라운 능력을 가졌으며 어떠한 환경에서도 자랄 수 있고 어떠한 형상도 거의 가지며 또한 완전히 생분해된다. 만약 이러한 모든 조건들이 충분하지 않다고 할지라도 이들 곰팡이는 조만간에 플라스틱을 대체할 가능성을 가질 수 있다.

◇ 곰팡이를 사용하여 친환경적인 제품 제조

유니온 대학 생물학과 교수인 Steve Horton은 이들 지하에 사는 곰팡이(계속해서 나오는 버섯은 재생 구조이다)를 관상 세포의 작은 생물학적 사슬에 비교하였다. “이는 빛과 음식과 습기가 있는 외부세계와 연결할 수 있게 해주는 세포들의 연결된 사슬이다. 균사는 나무와 같은 유기물질로부터 양분을 취할 수 있으며 이들을 식량으로 하여 성장할 수 있다. 여러분들이 곰팡이와 균사를 생각할 때 이들의 기능은 생태학적으로 사실 퇴화시키고 부수는 역할을 한다. 곰팡이와 박테리아 없이 우리는 폐기물, 식물 및 동물의 조직 어느 부위도 알 수가 없다”고 그는 말한다.

매우 정교하고 하얀 치석과 같이 보이는 균사는 어떠한 유기체에 내부와 주위에서 자랄 수 있다. 잎, 뿌리 덮개, 균사는 이들 자연재료들을 소화시키고 서로간에 응집력이 있는 매트 내에서 결합할 수 있다. 이들 매트들은 포장상자를 만드는 것과 같은 성형체 내에서 성장할 수 있다. 뉴욕 주의 그린 아일랜드에 있는 Ecovative Design은 특별한 균학의 특성에 관한 일을 하고 있으며 다른 유니온 연구원인 Ronald Bucinell 기계공학과 조교수인 Horton의 도움을 받고 있다.

Ecovative는 몇 가지 곰팡이를 사용하여 친환경적인 제품을 제조하였다. 이 공정은 면진 폐기물, 쌀겨 껍질, 메밀 및 오트, 마 혹은 다른 식물 재료와 같은 부산물을 다루는 것부터 시작된다. 이들은 살균되고 영양분과 혼합된 후 차갑게 냉각된다. 그러고서 산란이 된 균주를 첨가하면 이들이 자라기에 매우 좋은 조건이 되어 모든 입방인치의 재료들이 수 백만의 작은 곰팡이 섬유를 포함하게 된다. 이들 컴팩트한 매트릭스는 Ecovative가 만들고자 하는 어떠한 형상의 성형 몰드 내에서 성장하게 된다. 일단 제품에서 원하는 조직과 견고함 및 다른 특성들이 얻어지면 이들은 성형 몰드에서 제거되어 가열되고 건조시켜 균주를 죽여 성장을 멈추게 한다.

◇ 생분해 특성을 가지기 때문에 매립공간도 필요 없어

모든 천연 제품들은 성장하는데 5일보다 적게 걸리며 알러지의 문제도 없고 독성도 없게 된다. 보다 좋은 점은 이들이 불에 영향을 받지 않는다는 것이며 스티로폼과 같이 물에도 젖지 않는다. 생분해 특성을 가지기 때문에 매립할 공간도 필요 없다. 이 재료는 석유화학을 기반으로 하지 않았기 때문에 유기 휘발성 물질도 배출하지 않으며 자외선에도 스티로폼보다 안정적이다. 올바른 미생물에 노출되면 이들은 어떠한 매립지나 뒷마당에서도 180일 이내에 분해된다. 균주는 동물이 먹을 수 없고 또한 연료로 태울 수 없는 농장 폐기물에서 자라기 때문에 상대적으로 비용이 저렴하다.

더 좋은 점은 곰팡이가 태양빛이 없고 혹은 사람이 돌보지 않아도 실온에서 간단한 상자 내에서 성장해 나갈 수 있다는 것이다. 이는 또한 보다 작은 탄소 발자국(carbon footprint)을 의미하며 Ecovative는 이들이 슈퍼마켓에 있는 모든 플라스틱과 폼을 대체할 수 있을 것으로 희망하고 있다. 이는 유니온 교수와 연구원인 Steve Horton과 Ronald Bucinell이 협조하여 이룬 내용이다. Horton 실험실에서 교수는 학생들과 함께 곰팡이 종류를 손보고 있으며 Ecovative는 이들을 제조공정에 사용한다. “우리는 회사가 생각하고 있는 응용분야에 맞는 곰팡이 종류를 만들 수 있는지를 보기 위해서 다양한 방법으로 하나의 줄기를 다루고 있다.

예를 들면, 만약 Ecovative가 보다 빠르게 성장하는 곰팡이를 만들 수 있으면 이는 매우 도움이 되는 일”이라고 Horton은 말한다. 기계공학과 조교수인 Ronald Bucinell과 그의 학생들은 Ecovative의 연구 개발 파이프라인에서 중요한 지원을 하고 있다. Bucinell의 특별한 전문가들은 실험 기계학 및 보강재료 기계학자들로서 시료 재료들이 다른 파라미터에서 얼마나 강한지를 실험하고 있다. 이 실험에는 균주가 하나의 식물 재료 및 다른 식물재료에 얼마나 잘 결합되어 있는지를 결정하고 열 및 다른 방법으로 처리하여 보다 강하게 혹은 보다 약하게 만드는 작업을 하고 있다. 포장 혹은 PCR (유전자 도구) 분야에서 Ecovative 설립자들은 그들의 보다 높은 기술을 가진 파트너들에게 감사하고 있다.

“지난 28년 동안의 연구가 곰팡이 생리학에서 유전자 통로의 영향에 대한 것으로 이들 연구요소들은 우리가 현재 다루고 있는 균주와 매우 밀접한 관계가 있다. Ron은 가장 유명한 복합재료 디자인 전문가 중의 한 명이다. Green Island의 우리 시설에서 작업하고 있는 이 2명의 과학자들은 매우 귀중한 사람들이다. 이는 재료 분야에서 새로운 영역이며 협력에 의해 우리는 보다 많은 것을 빠르게 배우고 있다.

여러분들이 이들로 만든 제품을 플라스틱을 대체할 수 있다는 것은 정말 중요한 일”이라고 Ecovative 공동 설립자인 Gavin McIntyre는 말한다. 프로젝트는 NSF와 NYSERDA의 지원으로 수행되고 있다.

원본 바로보기 : http://www.azom.com/news.aspx?newsID=36022 (영어)
출처 : 플라스틱 사이언스 2014년 8월호 p.115, 116 http://www.plastics.kr/