19세기 말 세계 인구는 19억 명으로 당시 농업생산으로는 식량을 충분히 공급할 수 없어 아시아는 물론 유럽까지도 늘 기근현상이 만연했다. 이를 본 맬서스가 ‘인구론’이란 비관론을 쓰기도 했다. 즉 식량은 제한돼있으나 인구는 기하급수로 늘어 인류는 멸망한다는 학설이다.
이런 난제(難題)를 20세기에 마술사처럼 해결한 사람은 독일의 화학자 유스투스 폰 리비히(Justus von Liebig: 1803∼1873)였다. 그는 대기에 무진장 있는 질소를 암모니아 합성법으로 화학비료를 만든 것이다. 그때까지 식물은 뿌리에 공생하는 뿌리박테리아가 만들어주는 질소만으로 성장했기 때문에 성장에 한계가 있었다. 하지만 합성비료가 제공하는 질소 덕분에 수확이 곧 배로 늘어 식량난을 해결할 수 있었다.
sci.jpg1세기가 지난 지금 화학비료를 1억7천만 톤이나 경작지에 뿌려 70억이란 인구가 먹고 사는데 큰 지장은 없다. 맬서스 인구론은 빗나갔다고 볼 수 있다. 하지만 지금은 인구증가로 인한 식량난이 아니라 70억의 인구가 살아가면서 만들어내는 공해로 인해 환경이 극도로 오염되었고, 급기야 지구가 더워져 해마다 이상기온을 피부로 느끼게 됐다. 이대로 방치할 경우 인류는 50년 내에 대재앙을 맞을 것으로 과학자들은 경고한다.
따라서 무공해에너지 개발은 선택이 아니라 필수다. 이 문제는 결국 1세기 전에 식량난을 해결한 화학비료 같은 해법이 가장 이상적이라 할 수 있고, 그러기 위해서는 질소처럼 무궁무진한 물질을 이용해야 한다는 이야기로 태양광을 지목해왔다. 따라서 지난 20여 년 동안 태양열을 대체에너지로 집중 연구해왔지만 난관에 봉착했다. 왜냐하면 현재 기술로는 태양열 패널(solar panel)처럼 태양열을 한곳으로 집약해 에너지를 생산하는 방법밖에 없는데 현재 소비하고 있는 석유에너지만큼 생산하려면 태양열 패널을 사막에 한반도면적 만하게 깔아야한다는 결론이 나왔다. 실현 가능성이 없다는 이야기이다. 태양열을 효과적으로 이용하려면 더 수준 높은 기술개발이 선행돼야 한다.
대체에너지 발굴을 위한 연구는 생물학계에서도 20년 넘게 진행돼왔는데 최근 시아노박테리아(cyanobacteria)가 1세기 전의 화학비료처럼 혁신을 일으킬 수 있다는 실험결과가 발표돼 학계의 비상한 관심을 끌고 있다.
시아노박테리아는 한국생물학계에서는 남조류(藍藻類)라 부르며 습기나 물이 있는 곳이면 어디서나 번식한다. 보통 물기가 있는 구석에 녹색을 띠고 번식해 일반인은 이를 이끼로 알고 있다. 하지만 일반 박테리아와는 달리 세포핵이 없어 생존력과 번식이 강한 미생물로 종종 강물을 녹색으로 변화시키는 녹조현상의 원인이 되기도 한다.
이같이 시아노박테리아는 물을 오염시키고 농작물에 해를 주는 귀찮은 존재였지만 대체에너지가 될 수 있을지는 꿈에도 생각하지 못했다. 이 가능성을 꾸준히 연구해온 미국의 한 회사(Joule Unlimited of Cambridge)는 이미 특허권을 얻어 뉴멕시코 주에 500헥타르 부지를 마련했다. 기술적인 사항은 더 자세히 알려지지 않고 있으나 모든 면에서 유리한 점이 많아 성공 가능성이 가장 크다.
시아노박테리아는 신기하게도 온난화의 주범인 이산화탄소(CO2)를 대기에서 흡수해 성장하면서 탄화수소(Alkane)를 만들어낸다. 탄화수소가 바로 알코올로 디젤을 만들 수 있다. 탄화수소는 물보다 비중이 가벼워 물위에 뜨기 때문에 수거하기도 쉽다. 탄화수소를 일명 바이오에탄올(bio ethanol)이라고 하는데 수년전에 옥수수를 원료로 만들다가 세계적으로 곡물파동이 일어나 중단되기도 했고, 브라질에서는 아마존강 유역에 대규모 사탕수수농장을 개간하려다 환경단체 반대로 백지화됐다.
하지만 시아노박테리아 농장은 논농사와 비슷할 것이고 반대할 이유가 전혀 없다. 실험결과 1헥타르(2.5 에이커/ 약 3천 평)에서 시아노박테리아를 경작할 경우 1년에 9만3천 리터의 에탄올이 생산된다. 현재 원유 값이 리터당 21센트 임을 감안하면 1헥타르에서 1년에 약 2만 불 어치의 에탄올을 수확할 수 있다. 이윤이 있기 때문에 자연히 자본이 투자돼 재배가 확산될 전망이다. 특히 1년 내내 일조량이 많고 유휴지가 많은 미국 서부지방이 적합하다고 한다.
결론적으로 시아노박테리아 재배는 대기의 일산화탄소를 제거할 수 있고 무공해 에탄올을 생산해 석유파동을 줄일 수 있을 뿐 아니라 경제성이 있기 때문에 화학비료 혁명에 버금간다고 볼 수 있다. 이번만큼은 꼭 성공하기를 기대한다.