최근 미국의 연구진이 고안한 ‘바이오반응기’라는 장치는 유전공학적으로 변형된 미생물과 이산화탄소를 이용해 전기 에너지를 가솔린과 같은 밀도의 액상 연료 형태로 저장한다. 이 장치를 활용하면 식물의 광합성을 이용해 바이오연료를 얻는 것 보다 더 효율적으로 태양에너지로부터 연료를 얻을 수 있다. ‘통합 전기-미생물 바이오반응기(integrated electro-microbial bioreactor)’라는 이름의 이 반응기를 소개한 논문은 지난 3월 30일 과학저널 사이언스에 게재됐다.

Ralstonia eutropha라는 토양 미생물은 번식에 필요한 이산화탄소를 얻기 위해 수소를 에너지원으로 이용한다. 이미 이 미생물은 단백질 대신 플라스틱을 만들어내는 등 산업 목적으로 이용되고 있다. 바이오반응기에서 만들어지는 액상 연료 부탄올은 수송연료로 사용 할 수 있다. 생물반응기는 태양전지판에서 전기를 얻는다. 전류는 물과 이산화탄소, 토양 미생물로 채워져 있는 반응기의 전극으로 흐른다. 전기는 이산화탄소를 포름산염으로 변환시키는 화학반응을 일으키는데, 이때 수소이온은 미생물에 의해 불용성 수소 대신 에너지원으로 이용된다.

이 방법의 이점은 가장 성능이 뛰어난 배터리에 견줘 50배 이상의 에너지를 갖는 고밀도 액상 연료를 얻는다는 데에 있다. 식물도 태양에너지를 흡수해 탄수화물 분자 형태로 저장하기 때문에 식량이나 연료로 사용될 수 있지만 문제는 효율이다. 예컨대 에탄올 옥수수는 흡수한 태양에너지의 0.2%만을 연료로 변환한다. 태양광 셀은 광자의 15%를 전기로 변환할 수 있지만, 얻은 전기에너지를 저장하기 어렵다는 단점이 있다. 연구진들에 따르면 생물반응기와 같은 방법을 이용할 경우 이론적으로 태양에너지의 9%를 저장 가능한 연료로 변환시킬 수 있다(기후변화행동연구소 김미형 객원연구위원).