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P4SB – From Plastic waste to Plastic value using Pseudomonas putida Synthetic Biology

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Unas bacterias únicas pueden ayudar a reconciliar los plásticos con la naturaleza

Imagínese que pudiéramos resolver el problema de la indigestión de plásticos del mundo simplemente recogiendo los desechos plásticos a base de petróleo y transformándolos en un producto sostenible y biodegradable. ¿Demasiado bueno para ser verdad? No esté tan seguro.

Cambio climático y medio ambiente
Tecnologías industriales

Muchos creen que la biología sintética será el centro de la próxima revolución tecnológica. Detrás de este oxímoron se esconde el diseño y la construcción de nuevas piezas y dispositivos biológicos normalizados para diversos usos, uno de los cuales es una nueva generación de plásticos respetuosos con el medio ambiente. Pero por muy buena que parezca, esta nueva era de producción de bioplásticos no resolverá el problema de sus homólogos a base de petróleo ya presentes en la naturaleza. Para ello, los miembros del consorcio P4SB (From Plastic waste to Plastic value using Pseudomonas putida Synthetic Biology) tienen un plan específico: una bioconversión de los plásticos a base de petróleo en plásticos totalmente biodegradables, mediante la utilización de catalizadores bacterianos de célula entera de ingeniería profunda derivados de la bacteria «Pseudomonas putida». La despolimerización del tereftalato de polietileno El doctor Lars Blank, coordinador del P4SB en nombre de la Universidad Técnica de Aquisgrán (RWTH, por sus siglas en alemán), advierte: «A la gente le gusta pensar que los plásticos en la naturaleza finalmente serán consumidos por microbios, con lo que la crisis plástica ambiental se irá “disolviendo” por sí misma. Pero esto no ocurrirá de la noche a la mañana, ya que el ritmo de degradación del medio ambiente es muy, muy lento. Sin embargo, mediante la utilización de la biología sintética, podemos crear enzimas capaces de degradar el plástico y los microbios utilizando monómeros como fuente de carbono. Nuestro socio UFZ ha identificado estos microbios, que pueden crecer en las diamidas procedentes de los isocianatos de poliuretano (PU) digerido, por ejemplo, de un colchón de espuma o una zapatilla deportiva. Esto es realmente fascinante, ya que se sabe que estas moléculas son altamente tóxicas». El consorcio investigó varios monómeros que constituyen el tereftalato de polietileno (PET, el material de las botellas de agua de plástico) y el PU, y demostró que ambos podían utilizarse para alimentar a los microbios y producir un plástico biodegradable: los polihidroxialcanoatos (PHA), un biopoliéster. En otras palabras, el proyecto ha llevado con éxito a la despolimerización del PET y de algunos enlaces en el PU, y a la posterior producción de PHA a partir de los monómeros individuales resultantes. «Actualmente, los microbios funcionan mejor con el PET, con el que se pueden digerir gramos de dos dígitos por litro en cien horas. Podemos usar escamas de PET, degradarlas con enzimas, alimentar los microbios para el crecimiento y la producción de bioplásticos, y formular ese plástico en un producto para el usuario final. La técnica también funciona hasta cierto punto con el PU, y en el futuro todos los plásticos con enlaces éster deberían ser un objetivo realista», dice el doctor Blank. Sin embargo, los enlaces carbono-carbono aún no se han investigado. Avance hacia el despliegue a gran escala La tecnología de P4SB se encuentra ahora entre el nivel de preparación tecnológica 3(TRL 3) y el 5 (TRL 5), según el doctor Blank. Muchos aspectos del proceso de conversión todavía precisan mejoras y aún no se ha evaluado su eficacia energética. Aunque se espera que consuma mucha energía en comparación con los flujos de trabajo actuales del mercado, el doctor Blank señala que, en un futuro en el que toda la energía se producirá potencialmente sin generar emisiones de CO2, esto no será motivo de preocupación. La finalización del P4SB está prevista para marzo de 2019. Después, los miembros del consorcio planean seguir desarrollando sus enzimas degradantes, con aplicaciones potenciales en la industria textil, por ejemplo. También están respondiendo a una nueva petición de Horizonte 2020 sobre el problema de los residuos de plásticos mezclados. Mientras tanto, el uso del PET como fuente de carbono para el biopoliéster PHA ya está en pruebas, y el consorcio ve muchas oportunidades por delante, incluidas contribuciones a la producción de plásticos respetuosos con el medio ambiente, como las láminas de mantillo hechas de PHA. Los amanes de la ciencia ficción que hayan leído la novela «Mutant 59: The Plastic Eater», en la que las bacterias que comen plástico causan estragos en el mundo, también pueden respirar tranquilos: «Todos los pasos catalíticos están contenidos, así que no hay posibilidad de que esta novela se haga realidad», concluye el doctor Blank bromeando.

Palabras clave

P4SB, bacterias, biodegradable, PHA, PU, PET, microbio, despolimerización

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