Los residuos pl?sticos son un problema, pero al mismo tiempo pueden convertirse en una oportunidad para transformarse en materia prima de usos ?tiles a la sociedad. Investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer (RPI), de Estados Unidos, han desarrollado una cepa de bacteria que puede convertir los desechos pl?sticos en una seda biodegradable con m?ltiples usos.

El estudio con los resultados, publicado en Microbial Cell Factories, supone la primera vez que un grupo de cient?ficos logra desarrollar bacterias para transformar el pl?stico de polietileno, utilizado en muchos art?culos de un solo uso, en un producto proteico de alto valor.

Ese producto, que los investigadores denominan "telara?a bioinspirada" por su similitud con la seda que utilizan las ara?as para tejer sus telas, tiene aplicaciones en productos textiles, cosméticos e incluso medicina.

"Las telara?as son el Kevlar de la naturaleza", afirm? Helen Zha, profesora de ingenier?a qu?mica y biol?gica y una de los investigadores del RPI que lidera el proyecto. "Puede ser casi tan fuerte como el acero. Sin embargo, es seis veces menos denso que el acero, por lo que es muy liviano. Como biopl?stico, es el?stico, resistente, no t?xico y biodegradable".

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El nuevo sistema se asemeja a las telara?as, muy resistentes
Agencias
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Todos esos atributos lo convierten en un gran material para un futuro en el que crear recursos renovables y evitar la contaminaci?n pl?stica persistente ser?n objetivos prioritrios, dijo Zha.

El pl?stico de polietileno, que se encuentra en productos como bolsas de pl?stico, botellas de agua y envases de alimentos, es el mayor culpable de la contaminaci?n pl?stica a nivel mundial y puede tardar m?s de 1.000 a?os en degradarse de forma natural.

Adem?s, s?lo se recicla una peque?a porci?n de todo el pl?stico de polietileno que se fabrica en el mundo, por lo que las bacterias utilizadas en el estudio podr?an ayudar a "reciclar" estos residuos.

La bacteria utilizada puede comer polietileno de forma natural, pero estudiaron c?mo hacer para que convirtiera los ?tomos de carbono del polietileno en una prote?na de seda codificada genéticamente







La Pseudomonas aeruginosa, que as? se llama la bacteria utilizada en el estudio, puede consumir polietileno de forma natural como fuente de alimento. El equipo de RPI estudi? c?mo ‘dise?ar’ esta bacteria de modo que convirtiera los ?tomos de carbono del polietileno en una prote?na de seda codificada genéticamente.

Sorprendentemente, descubrieron que las bacterias que desarrollaron en el laboratorio pod?an producir prote?na de seda con un rendimiento que rivalizaba con algunas cepas de bacterias que se utilizan de manera m?s convencional en la biofabricaci?n.

As? se transforma el pl?stico

En realidad, el proceso biol?gico que subyace tras esta innovaci?n es algo que la sociedad viene empleando desde hace milenios. "B?sicamente, las bacterias fermentan el pl?stico. La fermentaci?n se utiliza para elaborar y conservar todo tipo de alimentos, como queso, pan y vino, y en la industria bioqu?mica se utiliza para producir antibi?ticos, amino?cidos y ?cidos org?nicos", explicaron los autores del descubrimiento.

Para lograr que las bacterias fermenten el polietileno, primero se "predigiere" el pl?stico, se?al? la profesora Zha. As? como los humanos necesitamos cortar y masticar nuestros alimentos en trozos m?s peque?os antes de que nuestros cuerpos puedan aprovecharlos, las bacterias tienen dificultades para comer las largas cadenas de moléculas, o pol?meros, que componen el polietileno.

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Material obtenido tras el proceso descubierto
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En el estudio, Zha y Matteos Koffas, otro de los autores, colaboraron con investigadores del Laboratorio Nacional Argonne, quienes despolimerizaron el pl?stico calent?ndolo bajo presi?n, produciendo una sustancia cerosa y suave. A continuaci?n, el equipo coloc? una capa de cera derivada del pl?stico en el fondo de los matraces, que sirvi? como fuente de nutrientes para el cultivo de bacterias. Esto contrasta con la fermentaci?n t?pica, que utiliza az?cares como fuente de nutrientes.

"Es como si, en lugar de alimentar a las bacterias con el pastel, le estuviéramos alimentando con las velas del pastel", dijo Zha.

Luego, mientras una placa calentadora hac?a girar suavemente el contenido de los matraces, las bacterias se pusieron a trabajar. Después de 72 horas, los cient?ficos filtraron las bacterias del cultivo l?quido, purificaron la prote?na de seda y la liofilizaron. En esa etapa, la prote?na, que parec?a bolas de algod?n rotas, pod?a potencialmente ser hilada o transformada en otras formas ?tiles.

Un proceso innovador

"Lo realmente interesante de este proceso es que, a diferencia de la forma en que se producen los pl?sticos hoy en d?a, nuestro proceso consume poca energ?a y no requiere el uso de productos qu?micos t?xicos", a?adi? Helen Zha. "Los mejores qu?micos del mundo no podr?an convertir el polietileno en seda de ara?a, pero estas bacterias s? pueden. Realmente estamos aprovechando lo que la naturaleza ha desarrollado para fabricarlo por nosotros".

Sin embargo, antes de que los productos de seda de ara?a reciclados se conviertan en realidad, los investigadores primero deber?n encontrar formas de producir la prote?na de seda de manera m?s eficiente.

"Este estudio establece que podemos utilizar estas bacterias para convertir el pl?stico en seda de ara?a. Ahora queremos investigar si modificando las bacterias u otros aspectos del proceso nos permite aumentar la producci?n", dijo Koffas.

Estudio de referencia: DOI: 10.1186/s12934-023-02220-0



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