미생물전기합성(Microbial electrosynthesis, MES)은 자가증식이 가능한 미생물촉매를 생물전기화학반응시스템의 환원전극에 도입해 CO2를 환원시켜 아세트산 및 휘발산, Polyhydroxybutyrate (PHB) 및 Single cell protein (SCP)을 합성하는 기술이다. 전기에너지로 통합될 미래 에너지 플랫폼에서 전기에너지를 물질화할 수 있는 플랫폼기술로 주목을 받고 있다. 최근 전극재료 및 반응시스템 개발, 합성생물학을 이용한 미생물 개량을 통해 목적 대사산물의 생산 성능이 향상되고 있으며, 향후 Carbon Capture & Utilization (CCU) 기술로서 활용 가능성이 크다. 본 논문에서는 미생물전기합성을 이용해 CO2로부터 각종 휘발산 생산, PHB 및 SCP 등 고부가물질 합성, 혐기성소화공정의 바이오가스 고순도화 기술 등 다양한 적용 분야에 대해 살펴보고자 한다. 미생물전기합성은 온실가스의 재활용 및 고부가화 기술로서 향후 지속가능한 공정개발에 기여할 것으로 기대된다.

기후변화 대응의 일환으로 화석연료에서 전기와 수소 중심의 에너지수급 체계로 재편됨에 따라 석유정제공정을 기초로 하는 합성 화합물 생산체계에도 변화가 필요해졌다. 바이오매스는 대기 중의 이산화탄소의 흡수를 통해 생산되는 탄소중립적 물질이면서도 C3 이상 또는 퓨란/벤젠 계열 화합물의 원료물질로 활용이 가능해 나프타의 대체재로 다시금 주목받게 되었다. 최근 연구자들은 전기에너지를 직접적으로 촉매반응에 사용할 수 있는 전기화학적 반응기술을 바이오매스 전환반응에 접목함으로써 지속가능한 화합물 생산체계의 완성을 꿈꾸고 있다. 본 기고문에서는 현시점에서의 전기화학적 바이오매스 전환반응의 활용 가능성과 한계에 대해 되짚어보고, 현재 보고되어 있는 대표적인 전기화학적 목질계 바이오매스 및 리그닌 전환반응에 대해 살펴보고자 한다.

다양한 산업 및 실생활에서 플라스틱 소비는 매년 급격하게 증가하고 있으며, 이에 따라 폐플라스틱으로 인한 환경오염과 생태계 악영향 문제도 많은 주목을 받게 되었다. 다양한 플라스틱 재활용 기술들이 존재하지만, 고온 및 고압 등 많은 에너지가 요구되거나 2차 오염물질을 방출하는 등의 문제점을 갖고 있어, 아직까지 재활용 비율은 매우 낮은 편이다. 따라서 이러한 폐플라스틱 재활용 기술의 한계점을 극복할 수 있는 새로운 저에너지·친환경 '폐플라스틱 업사이클링(Up-cycling) 기술'이 필요하며, 최근 태양에너지를 활용한 '광촉매·광열촉매 활용 폐플라스틱 업사이클링 기술'이 하나의 대안으로써 주목을 받고 있다. 따라서 본 기고문에서는 광촉매 및 광열촉매를 활용한 폐플라스틱의 업사이클링 기술 연구동향 및 친환경 활용 방안에 대해 소개하고자 한다.