Acelerar el diseño de nuevos bioplásticos
Muchas personas consideran que los nuevos tipos de bioplástico representan una manera de reducir el impacto de la contaminación plástica. Pero hay que garantizar que estos nuevos materiales no acaben provocando otro problema medioambiental. En el proyecto RenEcoPol(se abrirá en una nueva ventana) se han empleado herramientas bioinformáticas y estrategias de diseño ecológico para demostrar un método que, si tiene éxito, podría acelerar el desarrollo de nuevos poliésteres que puedan biodegradarse con seguridad o recuperarse para su reutilización. Sus investigadores, pertenecientes a la Universidad de Trieste(se abrirá en una nueva ventana), diseñaron una herramienta para simular el comportamiento de monómeros y enzimas para, a continuación, seleccionar los mejores candidatos con los que trabajar. «Constantemente se están describiendo nuevos monómeros y, gracias al uso de herramientas bioinformáticas y flujos de trabajo automatizados, podemos predecir sus propiedades y acelerar su desarrollo», afirma Anamaria Todea, investigadora principal de RenEcoPol y beneficiaria de una beca de investigación individual de las acciones Marie Skłodowska-Curie(se abrirá en una nueva ventana). El siguiente paso consistió en validar estos modelos a escala de laboratorio. Para ello, el equipo de RenEcoPol preparó y caracterizó 18 poliésteres, algunos nuevos y otros ya descritos, procedentes de fuentes renovables y con un peso de 10, 15 o 50 g. «Llevamos a cabo la síntesis enzimática del poliéster y, después, la escalamos. Trabajamos en condiciones reales, intentando hacer reacciones en sistemas sin disolventes o utilizando disolventes novedosos y respetuosos con el medio ambiente, utilizando enzimas en un sistema completamente ecológico», explica Todea.
Biodegradabilidad en el mar
A continuación, los investigadores analizaron la biodegradabilidad de los biopoliésteres en el medio marino, para lo que se probaron un total de veinticinco muestras. Además utilizaron enzimas para hidrolizar o descomponer los poliésteres en agua, empleando dos enzimas comerciales, y obtuvieron rendimientos de biodegradación de hasta el 90 %. «En la naturaleza hay enzimas que pueden hidrolizar polímeros naturales. Utilizamos diferentes enzimas para hidrolizar otros polímeros, no solo los naturales», explica Todea. También se evaluó la ecotoxicidad de los nuevos poliésteres mediante la observación de sus efectos en microalgas y bacterias. Todea cree que el trabajo sobre ecotoxicidad viene a colmar un vacío, ya que en la actualidad no se dispone de muchos datos sobre cómo se biodegradan los polímeros y monómeros de origen biológico, sobre todo en medios marinos en comparación con el suelo.
Cuantificación de la ecotoxicidad
«Hay muchos estudios que demuestran cuántos días tarda el plástico en desaparecer, pero ¿cómo se produce este proceso?, ¿el producto resultante es tóxico o no?», comenta Todea. «Estos datos contribuyen al diseño ecológico, ya que es importante saber desde el principio cuál será el comportamiento de un monómero de origen biológico en diferentes medios y si se debe seleccionar o no para la síntesis. Si es de origen biológico pero tóxico, entonces no sirve para nada», añade Todea.
Una economía circular
Por último, para cerrar el círculo, el equipo empleó monómeros obtenidos de la degradación enzimática de los nuevos tipos de poliéster e intentó recuperarlos. En este sentido, se desarrollaron procedimientos para monómeros solubles e insolubles y se reutilizaron en una nueva reacción, que dio lugar a rendimientos de entre el 76 y el 90 %. «Al seguir todos estos pasos, contribuimos de verdad a los criterios de bioeconomía y demostramos el cumplimiento de una economía circular. Los resultados se validaron y pueden constituir el punto de partida de nuevos poliésteres biológicos con las propiedades deseadas, a saber: baja ecotoxicidad, biodegradabilidad marina y biodegradabilidad enzimática», concluye Todea.
