할로알칼리성 시아노박테리아를 이용한 지속 가능한 피코시아닌 생산: 이산화탄소의 직접 공기 포집에서 바이오리파이너리까지

피코시아닌은 ‘스피루리나’로도 알려진 시아노박테리아인 Limnospira platensis에서 유래하는 자연적인 파란색 색소입니다. 그 생산은 비용이 많이 들고 물의 필요, 이산화탄소 배출, 운영 안정성 부족으로 지속 가능성 문제에 직면해 있습니다. 여기에서 우리는 이러한 문제를 해결하기 위해 할로알칼리성 시아노박테리아의 사용을 검토합니다. 이 리뷰는 이전에 제안되고 실험적으로 테스트된 개념적 혁신들을 종합하여 피코시아닌 생산을 위한 완전한 생물공정을 제안합니다. 이러한 혁신은 다음과 같습니다: (1) 이산화탄소의 직접 공기 포집을 구현하기 위해 pH를 10.5 이상으로 설정하여 이산화탄소 배출을 줄이는 것; (2) 개선된 프로세스 안정성을 위한 알칼리성 시아노박테리아와 그에 연관된 이종영양생물의 합작체 사용; (3) 물의 필요를 줄이기 위한 피코시아닌 추출을 위한 패시브 발효의 사용; (4) 에너지를 회수하고 이산화탄소와 영양분을 재활용하는 혐기 소화의 사용. 위의 접근 방식을 통합하면 기존 피코시아닌 생산에 비해 잠재적으로 확장 가능하고 더 지속 가능한 대안을 제공할 수 있으며, 순환 생물 경제 목표와 일치합니다. 그러나 몇 가지 도전과제는 여전히 해결이 필요합니다. 예를 들어, 물 절약에도 불구하고 이산화탄소의 직접 공기 포집과 관련된 물 손실은 여전히 높으며, 영양소 재활용은 아직 부분적으로만 성공적입니다.