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화학비료는 식량을 키우는 데 꼭 필요하지만, 만드는 과정에서 지구를 뜨겁게 만드는 온실가스가 많이 나옵니다. 이 문제를 해결하기 위해 일부 기업들이 흙 속 미생물을 이용해 식물에 영양분(질소)을 공급하는 기술을 개발하고 있습니다. 미국의 스위치 바이오웍스라는 회사는 미생물이 먼저 충분히 자란 뒤에 영양분을 만들어내도록 유전자를 조절하는 방식을 연구하고 있습니다. 아직 화학비료를 완전히 대체할 수는 없지만, 비료 사용량의 약 25~50%를 줄일 수 있을 것으로 기대됩니다. 다만 실험실 결과가 실제 농경지에서도 같은 효과를 보이는지는 더 확인이 필요합니다.
왜 중요한가요?비료 가격 상승과 기후변화 문제가 심각해지는 상황에서, 미생물 비료 기술이 성공하면 농민들의 비용 부담을 줄이고 온실가스 배출도 크게 낮출 수 있어 우리의 먹거리와 환경 모두에 큰 영향을 줄 수 있습니다.
주요 용어 설명
질소 고정 (Nitrogen Fixation)공기 중에 있는 질소 기체를 식물이 흡수할 수 있는 형태(암모니아 등)로 바꾸는 과정입니다. 공기의 약 80%가 질소이지만 식물은 그대로 사용할 수 없어서, 마치 날것의 쌀을 밥으로 지어야 먹을 수 있는 것처럼 변환 과정이 필요합니다. 자연에서는 일부 미생물이 이 역할을 합니다.
유전자 스위치 (Genetic Switch)특정 유전자의 기능을 켜거나 끌 수 있도록 조절하는 DNA 부위를 말합니다. 마치 전등 스위치처럼, 필요한 때에만 유전자가 작동하도록 만들 수 있습니다. 스위치 바이오웍스는 이 기술로 미생물이 충분히 자란 뒤에야 영양분을 만들도록 설계하고 있습니다.
하버-보슈법 (Haber-Bosch Process)천연가스를 이용해 공기 중의 질소를 암모니아로 바꾸는 산업적 방법입니다. 약 100년 전에 발명되어 현대 농업의 기반이 되었지만, 높은 온도와 압력이 필요해서 에너지가 많이 들고 온실가스도 많이 배출됩니다. 전 세계 온실가스 배출량의 약 2%가 이 과정에서 나옵니다.
생물비료 (Biofertilizer)화학 물질 대신 살아 있는 미생물을 이용해 식물에 영양분을 공급하는 비료입니다. 미생물이 흙 속에서 자라면서 식물이 필요로 하는 질소 같은 영양분을 자연적으로 만들어주는 방식입니다. 화학비료보다 환경에 미치는 부담이 적다는 장점이 있습니다.
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비료는 전 세계 식량 생산에 꼭 필요하지만 생산 과정에서 막대한 에너지가 소요되며 온실가스도 많이 배출된다. 일부 기업은 이 문제의 해법을 미생물에서 찾고 있다.
최근 농작물 뿌리 주변에 유익한 미생물을 정착시키면 식물의 성장에 꼭 필요한 질소를 공급할 수 있다는 연구 결과도 잇달아 발표되고 있다. 이 방식을 활용하면 생산 과정에서 상당한 온실가스를 배출하는 화학비료 사용량을 줄이고(화학비료 생산 과정에서 배출되는 온실가스는 전 세계 배출량의 약 2%를 차지한다), 농가의 비료 비용도 낮출 수 있다는 것이다.
최근 이란 전쟁으로 에너지와 비료 가격이 급등하자 이러한 기술에 대한 관심이 더욱 커지고 있다.
인류는 수천 년 동안 가축 분뇨와 같은 생물비료를 사용해왔다. 기업들도 오래전부터 미생물을 이용한 비료를 개발해왔으며, 일부는 유전공학 기술을 활용한다. 그러나 미생물이 작물에 질소를 안정적으로 공급하면서도 스스로 잘 자라고 번식하도록 만드는 것은 결코 쉽지 않다.
미국 농업생명공학 스타트업 스위치 바이오웍스(Switch Bioworks)는 이 문제에 다른 방식으로 접근하고 있다. 미생물이 먼저 작물 뿌리 주변에 충분히 자리 잡아 증식하도록 한 뒤, 질소를 생산하는 상태로 전환하는 것이다. 이 회사의 창업자인 팀 슈나벨(Tim Schnabel) CEO는 “합성비료에 의존하는 기존의 방식에서 벗어나 비료의 개념 자체를 새롭게 바꿔야 한다”고 말했다.
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