일본산업뉴스요약

가네카, JGC 홀딩스와 시마즈제작소와 협력
전례 없는 가스 발효 기술로 생분해성 플라스틱 제조 1부

미생물을 활용한 바이오 제조를 조기에 사업화해 매출을 늘리고 있는 기업이 있다. 바로 가네카(Kaneka)다. 2024년부터 효고현 다카사고시에 있는 다카사고공업소에서 연간 2만 톤의 생산 능력을 갖춘 플랜트를 가동했다. 미생물이 식물성 오일을 세포 내에 흡수하고, 대사를 통해 공중합 폴리에스테르인 폴리하이드록시부티레이트-하이드록시헥사노에이트(PHBH)를 축적한다. 가네카는 이 PHBH를 추출/정제하여 ‘생분해성 바이오 폴리머 Green Planet’이라는 이름으로 판매한다.

Green Planet으로 만든 플라스틱은 생분해성을 가지며 토양이나 물속에서 분해될 수 있다. 미세플라스틱을 비롯한 해양오염 억제 효과를 기대할 수 있으며, 2025년 1월에는 스타벅스 커피 재팬이 오키나와현 내의 스타벅스 매장 32곳 전체에서 Green Planet으로 만든 빨대를 채택했다. 25년 3월부터는 전국 점포로 확대했다.

가네카는 2030년까지 생산량을 연간 10만 톤으로 확대할 예정이며, 생산 플랜트 증설을 계획하고 있다. 후보지는 국내에 한정하지 않고 해외도 고려한다. 가네카는 미국이나 벨기에, 말레이시아 등에 대규모 공장을 갖고 있으며, 주변 지역을 시장으로 삼을 수 있을지 여부를 평가하면서 검토한다.

-- 팜유는 식용유와 경쟁, 폐식용유도 SAF와 경쟁 --
다만 PHBH의 생산에 사용하는 식물성 기름은 주로 팜유로, 식용유와 경쟁하게 된다. 그래서 가네카는 폐기된 식용유(폐식용유)에서 PHBH를 생산할 수 있는 미생물을 2023년 실용화했다. 폐식용유에서 PHBH를 생산하는 비율은 아직 10~20% 정도지만, 앞으로 높여 나간다.

그런데 이 폐식용유조차도 지속가능한 항공연료(SAF)라는 경쟁자가 존재한다. 가네카에 따르면, SAF에 대한 응용이 관심을 받으면서 한때는 폐식용유가 식물유보다 가격이 비싸지는 문제도 발생했다고 밝혔다. JR서일본호텔개발(교토시)과 제휴해 호텔로부터 폐식용유를 회수하는 등 조달망을 확대한다.

-- 20년 전부터 구상, 가스 발효 제조에 착수 --
기름을 이용한 바이오 제조는 원료 조달에서 경쟁이 불가피하다. 그래서 가네카가 다음 방법으로 생각하고 있는 것이, 수소(H2)와 산소(O2)와 이산화탄소(CO2)의 혼합 가스로 PHBH를 생산하는 가스 발효 제조다.

식물성 기름을 탄소원으로 하는 이 미생물은 사실 기름이 아니더라도 생산할 수 있다. 그 정체는 ‘Cupriavidus necator'라는 이름의 균주로, 수소산화세균이라 불린다. 주로 수소를 물(H2O)로 산화함으로써 에너지를 얻고 있으며 토양에 널리 존재한다. 가네카가 30년 이상 연구를 계속하고 있는 수소산화세균도, 원래는 다카사고공업소의 부지 내에서 발견한 것이었다.

이 가스 발효에 의한 대량 생산은 전례가 없다. 가네카의 CO2 Innovation Laboratory의 사토(佐藤) 소장은 “20년 전부터 구상하고 있었지만, 기름과 가스는 프로세스가 전혀 다르다. 해결해야 할 과제는 많다”라고 말한다. 그 중에서도 최대 과제는 수소와 산소와 CO2의 혼합 가스라고 하는, 가연성이 높은 가스를 배양에 이용하는 점이다.

-- 거의 수소가 차지하는 혼합가스, 전례 없는 배양기술 --
수소산화세균이 가스 발효에서 이용하는 혼합가스는 수소 90%, 산소 3~4%, CO2 6~7%로 거의 수소가 차지한다. 가연성이 높고 폭발 위험성도 있기 때문에 가스 제어 기술은 필수다. 또한 미생물의 품종 개량에서는, 우선 시험관과 같은 용량이 작은 배양조에서 다수의 균주를 선발하는 ‘스크리닝’부터 시작한다. 하지만 기존의 가스 발효에 대응한 배양 장치는 가장 작은 것이 100ml 크기로, 시간당 평가할 수 있는 검체 수가 한정적이다.

그래서 가네카는 국립연구개발 법인인 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO) 사업의 지원 아래, 2023년부터 JGC 홀딩스와 시마즈제작소, 고베대학발 스타트업 기업 바커스 바이오이노베이션(Bacchus Bio Innovation)과의 제휴 프로젝트를 시작했다. 수소산화세균의 품종 개량에서는 Bacchus와, 그 개발환경과 검체 평가에서는 시마즈제작소와 제휴하여 균주의 품종 개량을 가속. 배양의 스케일 업에서는 JGC 홀딩스의 가스 제어와 플랜트 설계 기술을 활용한다.

-- 끝 –

Copyright © 2025 [Nikkei XTECH] / Nikkei Business Publications, Inc. All rights reserved.