Construir un futuro más ecológico con enzimas a medida
Desde los detergentes para la ropa hasta las cremas faciales y los aceites y tintes para hilar telas, los productos de consumo cotidiano figuran entre los bienes más contaminantes y que consumen más recursos del mercado. Los métodos actuales de producción de esos productos generan importantes emisiones de carbono y consumen grandes cantidades de agua y energía.
Descubrimiento enzimático de precisión
Ante la creciente presión medioambiental, el proyecto FuturEnzyme(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, se propuso desarrollar enzimas respetuosas con el medio ambiente que contribuyan a una industria textil, cosmética y de detergentes más sostenible. El proyecto, dirigido por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y en el que participan socios de la ciencia y la industria, ha combinado el descubrimiento de enzimas con la ingeniería y las herramientas informáticas más avanzadas para llevar la biotecnología sostenible directamente a las aplicaciones comerciales. Los socios industriales ayudaron a definir los requisitos exactos de las enzimas y a especificar las condiciones y necesidades de rendimiento de cada producto. A continuación, los científicos de FuturEnzyme buscaron enzimas candidatas utilizando el «software» a medida Horus(se abrirá en una nueva ventana), que criba genomas microbianos y metagenomas de entornos de todo el planeta en busca de enzimas susceptibles de satisfacer estas necesidades. Por último, avanzadas herramientas informáticas afinan la selección, generando enzimas con actividad, estabilidad y rendimiento óptimos en condiciones reales. «Nuestro método específico va más allá de la identificación de enzimas de utilidad general y se centra en el descubrimiento y la optimización de enzimas para aplicaciones bien definidas en el mundo real», afirma Manuel Ferrer, coordinador del proyecto.
Diseño informático de enzimas a la carta
Los recientes avances en inteligencia artificial han transformado la forma de descubrir y diseñar enzimas. Los investigadores ahora pueden modelizar miles de estructuras enzimáticas y simular cómo se comportarán con ingredientes y condiciones de productos del mundo real antes de entrar en el laboratorio. Ello acelera el descubrimiento, reduce los costes y limita el trabajo de laboratorio innecesario. FuturEnzyme también ha desarrollado su propio motor de predicción (EP-Pred) integrado en https://horus.bsc.es(se abrirá en una nueva ventana) que utiliza resultados teóricos y experimentales para acelerar el descubrimiento de enzimas únicamente mediante secuencias. «Estamos viviendo una revolución en la biotecnología enzimática, ya que podemos acceder y producir enzimas con un rendimiento adaptado a las necesidades del producto mediante un método totalmente informático», destaca Ferrer.
Innovaciones enzimáticas con menor huella medioambiental
El equipo, utilizando tecnologías avanzadas de fermentación e inmovilización, creó fórmulas seguras a base de enzimas que, tras evaluar su ciclo de vida, indicaron una reducción notable de las emisiones y el uso de recursos. El prototipo de detergente líquido con la nueva enzima como ingrediente muestra el potencial de una limpieza eficaz a 20 °C, reduciendo el uso de agua y energía y manteniendo el rendimiento. En el sector cosmético, un producto de ácido hialurónico de bajo peso molecular desarrollado mediante un innovador proceso enzimático ofrece una alternativa más eficiente energéticamente y sin productos químicos que los métodos tradicionales. En el caso de los textiles, el pretratamiento a base de enzimas eliminó los aceites aplicados durante el procesado de las fibras, con varias ventajas medioambientales, como la reducción del consumo de agua y del agotamiento de la capa de ozono.
Orientaciones futuras e impacto
De cara al futuro, FuturEnzyme está trabajando activamente para trasladar sus hallazgos al uso comercial, con socios industriales que se preparan para la aprobación reglamentaria, la ampliación de la fabricación y la entrada en el mercado. En paralelo, muchos candidatos a enzimas líderes serán ampliamente accesibles a través de kits de cribado distribuidos por Biosynth GmbH. Esos kits permiten a las instituciones de investigación y a las empresas explorar enzimas con propiedades catalíticas específicas, reduciendo el tiempo, el coste y el riesgo asociados normalmente a las primeras fases de descubrimiento. Al combinar la innovación digital, la colaboración industrial y la exploración de la biodiversidad mundial, FuturEnzyme ha demostrado cómo las enzimas a medida pueden transformar los productos cotidianos en alternativas más sostenibles desde el punto de vista medioambiental. Con millones de toneladas de detergentes, cosméticos y textiles utilizados cada año en todo el mundo, el potencial impacto medioambiental de las soluciones enzimáticas es considerable.
