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【과학상식 제330호】오염제거, 희귀 광물질 채굴에 식물활용

작성자

신종오

등록일

2016.07.17

조회

0

【과학상식 제330호(15.10.2)】 오염제거, 희귀 광물질 채굴에 식물활용

   파이토마이닝 식물 이용해 환경복원, 광물 채취

 [요약]
  ○ 식물을 이용해서 토양이나 물의 오염을 정화시키는 것을 식물환경복원 (Phytoremediation)이라 함.
  ○ 식물에서 희귀한 광물질을 추출하는 것을 파이토마이닝(phytomining)이라 함. 식물을 의미하는 접두어 ‘phyto’ + 채굴을 뜻하는 ‘mining’의 합성어

[본문]
  식물은 토양이나 물에서 광물질을 흡수하는데 식물의 종류마다 흡수물질의 종류나 흡수량에 큰 차이가 있다. 게르마늄, 아연, 소금 등을 유달리 많이 흡수하는 식물이 있는가 하면 중금속을 1,000배나 많이 흡수하는 식물도 있는데 이러한 식물의 흡수 능력을 이용해서 토양이나 물의 오염을 정화시키는 것을 식물환경복원(Phyto remediation)이라 한다.
  특히 이 분야는 체르노빌원전 사고 이후 더욱 관심이 높아졌고, 광범위한 오염지역의 토양복원에 절대 필요한 수단이 되고 있다. 여기에 쓰이는 식물은 자연에서 선택하여 사용하고 있었으나 최근에는 자연에 존재하는 식물을 능가할 수 있는 유전자(DNA)변형에 의해 고농도 농축식물을 만들기도 한다.
   최근에 식물추출법에 사용된 식물로는 납(Pb)의 경우 해바라기, 겨자 식물, 아연(Zn), 니켈(Ni), 카드뮴(Cd)의 경우 말냉이 속 식물, 방사성물질의 경우 해바라기와 수생 식물 등이 있다. 해바라기는 우라늄이나 납, 비소 같은 여러 가지 중금속들을 흡수할 수 있으며, 방사성동위원소 가운데에서도 세슘(Cs) 등을 빨아들이는 능력이 있다. 전문가들은 세슘이 칼륨과 화학적 성질이 비슷하기 때문에, 칼륨의 흡수 능력이 뛰어난 해바라기를 방사능에 오염된 토양을 복원하는 적임자로 꼽았다.
  그런데 최근 식물의 이러한 특성을 활용하여 식물에서 유용한 광물질을 얻으려는 시도가 이어지고 있다. 독일의 과학자들이 반도체 소재인 게르마늄(Ge)을 식물에서 추출하는 새로운 방법을 발견했다고 보고하면서, 앞으로는 스마트폰 같은 디지털 기기의 소재들 대부분이 식물에서 나올 것으로 보인다고 전망했다. 게르마늄은 1886년 독일에서 처음 발견된 원소다. 트랜지스터가 처음 만들어진 이후부터 부품 소재의 하나로 사용되고 있는데, 문제는 흙에서 추출하기 어렵다는 단점을 가지고 있다.
  해바라기나 옥수수 같은 식물에 광물을 채굴하는 파이토마이닝(phytomining) 기술을 적용하여, 게르마늄을 추출하는 연구가 진행되었다. 파이토마이닝이란 식물을 의미하는 접두어 ‘phyto’와 채굴을 뜻하는 ‘mining’이 합쳐져 만들어진 신조어로 식물을 이용하여 땅 속에 들어있는 광물을 추출하는 기술로서, 21세기의 연금술로 대두되고 있다. 특히 파이토마이닝 능력을 가진 해초를 개발한다면 바다 속 광물을 무진장 채취할 수 있는 날이 올수 있지 않을까?
[참고자료] wikipedia, Science Times, 환경공학회지, 인터넷 자료 등
[정리] 과학상식 보급위원 이영일