우리가 살고 있는 지구는 플라스틱으로 가득합니다. 매년 수백만 톤의 플라스틱이 쓰레기장이나 바다, 자연에 버려지면서 동물들과 인간, 그리고 기후에도 나쁜 영향을 미치고 있습니다. 플라스틱은 열이나 빛, 물, 공기에 강한 재료로 만들어진 특성 상 재활용하기도 어렵고 자연에서 분해되기도 어렵습니다. 그 중에서도 스티로폼이나 포장재로 많이 쓰이는 폴리스티렌은 특히 분해하기 어렵습니다.
그런데 이런 플라스틱 쓰레기를 처리하는 기특한 애벌레가 있습니다. 플라스틱을 먹어서 동물 사료나 비료 같은 유용한 것으로 바꿔줄 수 있는 생물, 바로 슈퍼웜입니다.
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슈퍼웜이란?
슈퍼웜은 검은 딱정벌레라고도 하는 Zophobas morio라는 종의 유충입니다. 남미와 중미의 열대 및 아열대 지방에서 살면서 썩은 나무와 식물을 먹고 자랍니다. 애완동물 산업에서는 파충류나 새, 물고기 등에게 주는 살아있는 먹이로 많이 팔립니다. 슈퍼웜 크기는 최대 5.5cm까지 커지고 연갈색의 몸에 검은 줄무늬가 있습니다.
슈퍼웜과 비슷한 거저리라는 벌레도 이미 오래 전 플라스틱을 분해할 수 있는 것으로 알려졌습니다. Tenebrio molitor라는 종의 검은 딱정벌레의 유충으로 밀웜이라고 부르는데, 슈퍼웜보다 작고 줄무늬의 색상이 조금 연한 편입니다. 수퍼웜과 거저리는 같은 곤충과인 Tenebrionidae에 속하는데 이 곤충과에는 2만 종 이상의 딱정벌레가 있습니다.
슈퍼웜은 어떻게 플라스틱을 먹을 수 있을까요?
슈퍼웜은 스티로폼이나 포장재로 많이 쓰이는 폴리스티렌이라는 플라스틱을 먹고 살 수 있습니다. 폴리스티렌은 스티렌이라는 분자가 길게 이어진 재료로, 이 분자들은 매우 강한 화학적인 결합으로 서로 붙어 있습니다. 그래서 폴리스티렌은 열이나 빛, 물, 공기에도 잘 안 부서집니다.
하지만 슈퍼웜에게는 플라스틱을 부수는 능력이 있습니다. 더 정확하게 말하면, 수퍼웜의 장 안에는 박테리아, 곰팡이, 원생동물 등 다양한 종류의 미생물이 있는데 이 미생물들 중에는 스티렌 분자 사이의 화학적인 결합을 자르는 효소를 만들어서 폴리스티렌을 부수는 능력을 가진 미생물이 있습니다.
슈퍼웜은 폴리스티렌을 먹으면서 이로부터 에너지와 영양분을 얻을 수 있습니다. 그리고 부서진 폴리스티렌은 배설물로 나오는데, 이 배설물은 흙을 좋게 만들거나 바이오플라스틱으로 만들 수도 있습니다.
과학자들은 슈퍼웜의 능력을 어떻게 발견했을까요?
슈퍼웜이 플라스틱을 먹는 능력은 호주, 중국, 독일, 그리고 우리나라의 과학자들이 발견했습니다. 과학자들은 수퍼웜에게 다양한 종류의 음식을 주고 살아남는지, 몸이 어떻게 변하는지, 어떻게 움직이는지, 장 안의 미생물은 어떤지를 실험해 보았습니다. 과학자들은 171마리의 슈퍼웜을 세 그룹으로 나누었습니다. 한 그룹은 폴리스티렌만 주고, 다른 그룹은 밀기울만 주고, 세 번째 그룹은 아무것도 주지 않았습니다.
과학자들은 3주 동안 각 그룹을 관찰하고 장 안에서 샘플을 뽑아 유전자를 분석해 보았습니다. 유전자 분석을 통해 이들의 장 안에 있는 미생물의 종류와 역할을 알아낼 수 있었습니다. 또한 과학자들은 실험 기간 동안 이들의 몸무게와 활동량도 측정해 보았습니다. 그 결과 과학자들은 슈퍼웜이 장 안의 미생물 덕분에 폴리스티렌만 먹어도 살 수 있다는 것을 알아냈습니다. 실험 결과는 Microbial Genomics라는 과학 저널에 실렸습니다.
과학자들은 다음과 같은 것들을 알아냈습니다.
- 세 그룹의 슈퍼웜 중 95% 이상이 3주 동안 각각의 음식으로 살아남았습니다.
- 밀기울을 먹은 그룹은 가장 많이 몸무게가 증가했고(약 30%), 폴리스티렌을 먹은 그룹은 조금 몸무게가 증가했고(약 3%), 단식한 그룹은 몸무게가 감소했습니다(약 28%).
- 폴리스틸렌을 먹은 수퍼웜은 단식한 그룹보다는 활동적이었지만 밀기울을 먹은 그룹보다는 활동적이지 않았습니다.
- 폴리스티렌을 먹은 그룹의 장 안에 있는 미생물은 다른 그룹보다 다양성이 낮고 수가 많았습니다.
- 폴리스티렌을 먹은 그룹의 장 안에는 폴리스티렌을 부수는 효소를 만드는 박테리아가 많았습니다.
- 폴리스티렌을 먹은 그룹의 장 안에는 병균이나 질병을 일으킬 수 있는 박테리아도 많았습니다.
이러한 결과는 슈퍼웜과 그들의 장 안의 미생물이 플라스틱 폐기물을 재활용하거나 업사이클링하는 지속 가능한 과정을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다. 수퍼웜과 그들의 장 안의 미생물이 어떻게 폴리스티렌을 분해하는지 이해하면, 과학자들은 이 과정을 인공적으로 모방하거나 개선할 수 있게 됩니다. 생물 반응기나 유전자 변형 생물과 같은 시스템에서 플라스틱 처리가 가능해질 수도 있는 것입니다. 이렇게 하면 플라스틱 폐기물로부터 동물 사료, 비료, 바이오 가스, 바이오 플라스틱과 같은 유용한 제품을 만들어낼 수 있습니다.
하지만 이러한 발견에는 한계가 있다는 시선도 있습니다. 관련하여 논쟁중인 사안은 아래와 같습니다.
- 폴리스티렌은 플라스틱의 한 종류일 뿐이고, 수퍼웜이나 그들의 장 안의 미생물이 분해하지 못할 수 있는 다른 종류의 플라스틱도 많습니다.
- 슈퍼웜의 건강을 고려했을 때 폴리스티렌이 슈퍼웜에게 최고의 식량이 되어주지는 않습니다. 실제로 위의 연구 결과를 보면 밀기울을 먹은 그룹의 몸무게가 가장 많이 는 것을 확인할 수 있습니다. 실제로 폴리스티렌만 먹는 슈퍼웜의 건강에 대해서는 더욱 장기적인 연구가 필요할 수 있습니다. 또는 수퍼웜에게 다른 음식이나 영양분을 함께 주어야 그들의 건강 상태가 유지되는 것일 수도 있습니다.
- 슈퍼웜이 폴리스티렌을 먹으면 부서진 폴리스티렌이 배설물로 배출되는데, 이렇게 분해된 성분이 미세플라스틱과 큰 차이가 없다면 여전히 환경에 해로울 수 있습니다.
- 인간이 일으킨 문제에 다른 동물을 개입시키는 것, 그리고 수퍼웜을 통해 분해한 플라스틱을 다른 제품으로 재가공하여 사용하는 것 자체에 대해 윤리적 문제가 제기될 가능성도 없지 않습니다. 일부 문화권이나 사회에서는 이것이 쉽게 받아들여지지 않는 문제가 될 수도 있습니다.
마치며
플라스틱 쓰레기 문제는 매일 매일 현재진행형이고 명확한 해결책이 필요한 상황입니다. 물론 슈퍼웜에 대해 앞으로 추가적인 연구는 필요하겠지만, 이러한 연구들이 앞으로도 플라스틱 폐기물 관리와 환경 보호를 위해 효율적이고 효과적으로 쓰일 수 있었으면 좋겠습니다.