미국 코네티컷대 연구진이 산업용 대마인 Cannabis sativa의 씨앗에서 추출한 기름을 바이오디젤 원료로 활용할 수 있다는 연구 결과를 내놨다.
이번 연구를 이끈 리처드 파나스 코네티컷대 화학·재료·생체분자공학 교수는 산업용 대마가 비옥하지 않은 토양에서도 자랄 수 있다는 점에 주목했다. 식량 생산에 적합한 농지를 연료 생산에 사용하는 대신 상대적으로 척박한 토양에서 재배할 수 있다는 설명이다.
파나스 교수는 지속 가능한 연료를 생산할 때 식량과 연료 사이의 경쟁 문제가 발생할 수 있다며, 식량으로 사용되지 않으면서 고품질 농지를 필요로 하지 않는 식물을 연료 원료로 활용하는 것도 중요하다고 밝혔다.
산업용 대마는 유럽과 아시아 여러 지역에서 재배되고 있으며, 줄기는 섬유 원료로 활용돼 왔다. 그러나 대마 씨앗에 포함된 천연 기름은 버려지는 경우가 많았으며, 연구진은 이 기름을 연료로 활용할 수 있다고 봤다.
파나스 교수는 이미 대마를 재배하고 있는 농가라면 대마 씨앗에서 얻은 기름으로 농장 전체에 필요한 연료를 생산할 수 있을 가능성이 있다고 밝혔다. 또한 기존에 대마 산업이 존재하기 때문에 대마 바이오디젤 산업을 구축하는 데 추가적인 투자가 많지 않을 수 있다고 설명했다.
연구진은 대학원생 시유 리와 화학과 제임스 스튜어트, 식물과학과 이 리 교수 등과 함께 대마 씨앗에서 얻은 기름을 사용해 바이오디젤을 생산했다. 표준화된 에스터 교환 공정을 활용했으며, 이후 코네티컷대 환경과학·공학센터의 바이오연료 시험실에서 생산된 연료의 특성을 시험했다.
그 결과 대마 기름의 97%가 바이오디젤로 전환됐다. 생산된 대마 바이오디젤은 시험실의 모든 시험을 통과했으며, 현재 판매되는 바이오디젤보다 낮은 온도에서도 사용할 수 있음을 시사하는 특성도 나타났다.
연구진은 지속 가능한 원료를 활용한 바이오디젤 생산을 확대하기 위해 새로운 생산 시스템을 개발하고 있다. 코네티컷대는 대마를 포함한 다양한 지속 가능한 원료를 활용할 수 있도록 맞춤형 제작이 가능한 바이오디젤 반응기 시스템에 대한 특허를 보유하고 있다.
파나스 교수와 연구진은 미국 에너지부의 2년간 180만 달러 규모 지원금을 활용해 바이오디젤 파일럿 생산 시설을 구축할 계획이다.
해당 반응기는 연간 최대 20만 갤런의 바이오디젤을 생산할 수 있도록 설계됐다. 연구진은 상업용 바이오디젤 생산 시설보다 생산 규모는 작지만, 새로운 촉매와 원료를 활용한 바이오디젤 생산 방법을 시험하는 데 주된 목적이 있다고 밝혔다.
연구진은 향후 해당 생산 방법의 상업화 가능성을 경제적으로 분석할 계획이다.
파나스 교수는 산업용 대마와 다른 대마 품종을 구분하면서 산업용 대마는 향정신성 물질 함량이 1% 미만이라고 설명했다. 이어 산업용 대마로 생산한 원료가 사람을 취하게 하는 용도로 사용되는 것은 아니라는 점을 강조했다.