Autor: Ximena Bonilla
¿Te has puesto alguna vez a pensar en la cantidad de plástico que usas en tu vida diaria? Más específicamente, ¿la cantidad de plástico que desechas cada día? ¿Cuántas botellas de agua o de refresco por semana? ¿Cuántos vasitos, bolsas, contenedores o envolturas desechables? Pues bien, la mayor parte de estos objetos están hechos de Tereftalato de polietileno, mejor conocido como PET, el tipo de plástico más producido del mundo. El PET es un polímero desarrollado en los años 40 por la empresa de productos químicos DuPont que estaba buscando nuevas fibras sintéticas para producir textiles. El descubrimiento fue muy exitoso, pues hoy en día el PET no sólo se usa para hacer telas (el nombre en la industria textil del PET es poliéster. ¿Te suena? ¡De seguro tienes ropa de poliéster en tu clóset!). El PET se usa también en innumerables aplicaciones en todos tipos de industria y para fabricar una cantidad inimaginable de cosas, pues es un material resistente, inerte, que puede ser transparente, es fácil y barato de producir y altamente versátil. Pues sí, el PET está en todos lados y es muy útil y conveniente para los humanos. Es más, hasta se puede reciclar. Tristemente, reciclarlo no es sencillo debido a sus características químicas. Para disminuir el costo del reciclaje, éste se hace mecánicamente, resultando en un PET de menor calidad y por lo tanto, menos atractivo para la industria que lo utiliza, pues por el mismo o menor precio pueden adquirir PET virgen. Para darte una idea de qué poco se reciclan los plásticos en general, en el mundo, únicamente el 9% de éstos se reciclan, un porcentaje similar se queman, y el resto llega a los rellenos sanitarios o, peor aún, los océanos, donde subsiste por cientos de años.
Es por lo tanto importante aumentar el porcentaje de plásticos que se reciclan mediante la introducción de mejores y más baratos métodos de reciclaje, pero es también importante encontrar una manera de degradar el plástico en otros compuestos que se puedan reintroducir al medio ambiente, o que sean útiles para la industria, y así reducir la cantidad de plásticos que se almacenan en los basureros y que se acumulan en los océanos.
Botellas de PET se acumulan en basureros
Pues bien, afortunadamente la sabia naturaleza, por medio de procesos evolutivos, ha decidido echarnos una mano. En el 2016, científicos japoneses buscaban en basureros y plantas de reciclaje bacterias capaces de degradar PET y tuvieron un gran golpe de suerte: encontraron que un grupo de microorganismos en una de sus muestras de sedimento se adhirieron a una lámina de PET en el laboratorio y causaron cambios en su superficie similares a la erosión. Es decir, ¡estaban carcomiendo el PET! Por medio de diluciones de este grupo de microorganismos, lograron finalmente aislar la bacteria responsable del consumo de PET. Se trata de una nueva especie del género Ideonella, a la que llamaron Ideonella sakaiensis, que utiliza el PET como su fuente primaria de energía y carbono. Los investigadores también identificaron la PETasa, que es la enzima producida por I. sakaiensis responsable de la descomposición de PET en ácido mono tereftálico (MHET) y cantidades pequeñas de otros compuestos. El MHET es después degradado en los monómeros ácido tereftálico y etilenglicol por la MHETasa, otra enzima producida por I. sakaiensis. Este descubrimiento es muy importante, pues permite que, en principio, la degradación del PET y plásticos de características químicas similares se lleve a cabo por bacterias que ya existen o por medio de enzimas sintetizadas artificialmente con base en las producidas por estas bacterias, en vez de otros procesos costosos, dañinos para el ambiente, o complicados.
Pero si creíste que aquí se acababa la historia, pues no. Otro grupo de investigadores del Reino Unido, E.U.A. y Brasil investigaba la estructura bioquímica y origen biológico de la PETasa utilizando variables de esta enzima producidas de manera sintética y portando mutaciones en diversas estructuras clave. Su objetivo era identificar qué funciones corresponden a qué secciones de la estructura de la enzima. Al estudiar una variable de PETasa con dos mutaciones específicas, descubrieron que la capacidad de degradación de PET exhibida por esta variable es mejor que la de la enzima original. Utilizando bioingeniería, ¡los investigadores crearon una enzima más eficiente, que degrada PET más rápido que la producida naturalmente por I. sakaiensis! Estos resultados son muy interesantes y prometedores porque ahora sabemos que esta enzima pude funcionar mejor y esto crea muchísimas otras preguntas interesantes, como por ejemplo: ¿qué otro tipo de modificaciones pueden optimizar aún más las propiedades catalíticas de la PETasa? ¿Qué pasaría si mezclamos una PETasa súper eficiente con una MHETasa optimizada también? ¿Cómo puede aplicarse este proceso a nivel industrial para descomponer el PET en sus precursores con el objetivo de producir “PET virgen” de manera barata y sin requerir materiales nuevos? Es posible que estos descubrimientos sean la base para un cambio de estrategia en el manejo de contaminantes plásticos en el medio ambiente y que nos ayuden a detener y eventualmente revertir los procesos de contaminación que hemos iniciado con nuestro consumo exagerado de plásticos como el PET. Sin embargo, mientras estas preguntas encuentran respuesta y los descubrimientos de estos grupos se comienzan a aplicar en la industria, no estaría de más que moduláramos lo más posible nuestro consumo de plásticos como el PET, porque no sabemos cuándo será la próxima vez que la evolución nos regale una gema como lo es I. sakaiensis.
Para saber más:
The Economist, Editor. Only 9% of the world's plastic is recycled. Consultado el 27 de abril, 2018. https://www.economist.com/blogs/graphicdetail/2018/03/daily-chart-2
Rick Leblanc. Plastic Recycling Facts and Figures. Consultado el 27 de abril 2018. https://www.thebalancesmb.com/plastic-recycling-facts-and-figures-2877886
The Guardian, Editor. The Guardian view on friendly bacteria: an ally against plastic. Consultado el 27 de abril 2018. https://www.theguardian.com/commentisfree/2018/apr/22/the-guardian-view-on-friendly-bacteria-an-ally-against-plastic
Damian Carrington. Scientists accidentally create mutant enzyme that eats plastic bottles. Consultado el 27 de abril 2018. https://www.theguardian.com/environment/2018/apr/16/scientists-accidentally-create-mutant-enzyme-that-eats-plastic-bottles
Yoshida S, Hiraga K, Takehana T, Taniguchi I, Yamaji H, Maeda Y, Toyohara K, Miyamoto K, Kimura Y, Oda K. A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate). Science. 2016 Mar 11;351(6278):1196-9. doi:10.1126/science.aad6359. PubMed PMID: 26965627.
Austin HP, Allen MD, Donohoe BS, Rorrer NA, Kearns FL, Silveira RL, Pollard BC, Dominick G, Duman R, El Omari K, Mykhaylyk V, Wagner A, Michener WE, Amore A, Skaf MS, Crowley MF, Thorne AW, Johnson CW, Woodcock HL, McGeehan JE, Beckham GT. Characterization and engineering of a plastic-degrading aromatic polyesterase. Proc Natl Acad Sci U S A. 2018 Apr 17. pii: 201718804. doi: 10.1073/pnas.1718804115. [Epub ahead of print] PubMed PMID: 29666242.
Editores: Emiliano Cantón, Ximena Bonilla