벨기에 연구진은 변형된 효모를 이용해서 폐기물로부터 바이오연료를 제조할 수 있는 더 효율적인 방법을 개발했다.

트랜스포트 섹터(transport sector)에서 소모되는 에너지의 대부분을 석유가 차지하는데, 이것은 재생 가능한 에너지로 대체되어야 한다. 따라서 재생 가능한 원재료에서 바이오연료의 최적화된 제조는 경제적 및 생태계적으로 매우 중요하다.

 

        
에탄올 레드(Ethanol Red)와 14 개의 서로 다른 변종 효모의 발효 성능을 비교한 그래프.

 

루벤 대학(KU Leuven)과 VIB의 연구진은 폐기물로부터 바이오-에탄올을 제조할 수 있는 변형 효모를 개발했다. 이 변형 효모는 매우 높은 효율로 바이오-에탄올을 생산할 수 있다. 결과적으로, 이 연구는 급성장하는 산업에서 매우 중요한 역할을 할 수 있을 것이다.

이 새로운 변형 효모는 바이오연료가 경제적인 수준을 달성하는데 매우 유용하게 적용될 수 있을 것이다. 연구진은 발효의 효율을 증가시키기 위해서 변형 효모의 성능을 향상시키는 추가적인 연구를 수행하고 있고, 이 연구가 급성장하는 산업 분야에서 주도적인 역할을 할 수 있기를 기대하고 있다.

폐수, 수확 후 폐기물(밀짚, 밀기울, 빈 옥수수 껍질, 옥수수 줄기 등), 목재 폐기물에서 바이오-에탄올을 얻는 것은 수송 분야(자동차, 항공기)를 위한 지속 가능하고 기후 친화적인 기술 중 하나로 고려되고 있다. 이 분야는 플랑드르(Flander)에서 소모되는 에너지의 10% 이상을 차지한다.

 

2011년에, 재생 가능한 에너지원은 단지 4%만 사용되었다. 이 중에서 바이오-디젤이 86%를 차지하고, 12%가 바이오-에탄올이고, 2%가 신재생 에너지이다. 향후에, 재생 가능한 에너지는 2020년까지 10%까지 도달시킬 계획이 있다.

효모는 폐기물 스트림(waste stream)에서 바이오-에탄올을 제조하는데 사용된다. 최근까지, 효율적인 바이오-에탄올 제조하기 위해서 수많은 장애물이 존재했다. 이것들 중 하나는 어떤 단일 효모도 바이오매스 속의 모든 당분을 에탄올로 전환시킬 수 없었다는 것이다.

 

특히, 5탄당(pentose sugar)은 큰 문제를 가졌다. 최근에, 많은 진보가 이루어져서 5탄당을 발효시킬 수 있는 유전적으로 변형된 효모가 만들어졌지만, 이런 실험실 효모들은 산업용 발효 프로세스에 적합한지가 완전히 증명되지 않았다.

이번 연구진은 이런 장애물을 완전하게 해결할 수 있는 방법을 개발했다. 연구진에 따르면, 변형된 효모는 5탄당을 매우 쉽게 발효시킬 수 있으면서 동시에 더 강하게 될 수 있도록 효모 변종의 DNA를 변화시켰다. 이 변종 효모는 산업에 적용될 수 있을 정도로 최적의 성능을 가지도록 디자인되었다.

 

이 새로운 효모 변종은 현장에서 다양한 종류의 바이오매스를 바이오-에탄올로 효율적이고 빠르게 발효시킬 수 있는 것으로 증명되었다. 이 새로운 변종 효모는 산업에서 큰 관심을 끌고 있는데, 이것은 이 변종 효모가 폐기물을 바이오-에탄올로 매우 큰 효율로 전환시킬 수 있기 때문이다.

이 연구결과는 저널 Biotechnology for Biofuels에 “Combining inhibitor tolerance and D-xylose fermentation in industrial Saccharomyces cerevisiae for efficient lignocellulose-based bioethanol production”이라는 제목으로 게재되었다(doi:10.1186/1754-6834-6-120).

 

 

 

 

Nanowerk News) A significant portion of the petroleum consumed by the transport sector must be replaced in the long term by renewable energy. Therefore, it is of the utmost economic and ecological importance to optimise the production of biofuels from renewable raw materials.

 

Researchers from VIB who are associated with KU Leuven have developed yeast strains that produce bio-ethanol from waste with an unprecedented efficiency ("Combining inhibitor tolerance and D-xylose fermentation in industrial Saccharomyces cerevisiae for efficient lignocellulose-based bioethanol production").

 

As a result, they are well placed to become important players on a global scale in this burgeoning industry. Johan Thevelein (VIB/KU Leuven): "Our new yeast strains come at a good moment because the entire industry of second-generation biofuels has now clearly come quite a bit closer to becoming economically viable.

 

We are working at full capacity to further improve our yeast strains in order to continue to increase the efficiency of the fermentations, and in this way we hope to further strengthen our leadership position in this burgeoning industrial sector."

 

Energy consumption of the transport sector The production of bio-ethanol from waste streams, post-harvest waste (e.g., straw, wheat bran, empty corn husks or corn stalks) and wood (waste) is generally considered to be one of the most sustainable and climate-friendly technologies for producing fuels for the transport sector (road and air traffic).

 

This sector is responsible for more than 10% of the energy consumed in Flanders. In 2011, the portion of energy that was renewable was only 4%, with bio-diesel as the predominant source (86%), followed by bio-ethanol (12%) and then green electricity (2%). In the future, the portion of renewable energy should increase even further to reach the minimum targeted level of 10% renewable energy by 2020.

 

Degrading all of the sugars in waste Yeasts are used in the production of bio-ethanol from waste streams. Until recently, there were a number of important obstacles to making efficient bio-ethanol production attainable. One of these was the fact that no one single strain of yeast was capable of converting all of the sugars in the biomass into ethanol. The pentose sugars, in particular, posed a big problem.

 

In recent years, a great deal of progress has been made with genetically modified yeast strains that are also able to ferment pentose sugars, but these laboratory strains did not prove to be entirely suitable for industrial fermentation processes. Mekonnen Demeke and Johan Thevelein (VIB/KU Leuven) have now cleared this obstacle out of the way.

 

They did this by changing the DNA of the best industrial strains of yeast used for bio-ethanol production in such a way that the modified yeast strains were also able to very easily ferment pentose sugars while at the same time becoming even more robust than they were.

 

Their new yeast strains have also proved to efficiently and quickly ferment various types of biomass into bio-ethanol in real conditions, outside of the lab. The interest in this new strain from the industry itself is great, because the efficiency with which these yeast strains make bio-ethanol from waste is unprecedented.