Nuevo método para degradar plásticos en sólo 15 días

Parece parte del guión de una película de ciencia-ficción catastrofista, pero, para desgracia de las especies marinas y de la humana, es absolutamente real: en algún punto del giro oceánico del Pacífico norte, donde las corrientes marinas convergen y el agua entra en calma, se localiza una isla de plástico… ¡del tamaño del estado de Chihuahua!

De acuerdo con los especialistas, sus residuos se degradan poco a poco y liberan partículas y nanopartículas de elementos tóxicos que son ingeridas por diversos organismos marinos y, con el tiempo, éstos llegan a nuestras mesas. El fenómeno se repite en el Pacífico sur, en el Índico y en el Atlántico norte y sur en menor proporción.

En cuanto a la aportación de México a la contaminación por plásticos, no es nada desdeñable: genera cerca de 722 mil toneladas anuales. En promedio, cada mexicano ingiere al año 163 litros de refresco y de agua embotellada en envases de tereftalato de polietileno (PET, por sus siglas en inglés), y aunque se reutiliza 50.4% de dichos envases, este esfuerzo todavía es insuficiente.

Ante esta situación desastrosa, Amelia Farrés González Sarabia y Carolina Peña Montes, investigadoras del Departamento de Alimentos y Biotecnología de la Facultad de Química de la UNAM, se pusieron a trabajar arduamente.

Y fue así como, a partir de un método original con unas enzimas recombinantes llamadas cutinasas que se producen de manera artificial, lograron degradar plásticos en sólo 15 días, cuando la desintegración de este material tarda normalmente de 500 a mil años...

Biotecnología

En una conferencia de prensa celebrada en el edificio “Mario Molina” de la Facultad de Química, Farrés González Sarabia y Peña Montes explicaron con lujo de detalles su método “Cutinasas recombinantes de Aspergillus nidulans para degradación de poliésteres”, que desde mayo de 2016 está en trámite de patente.

Este método tiene un impacto ambiental importante, pues la producción de plásticos en el mundo alcanzó 311 millones de toneladas en 2014. Alrededor de 90% de este tipo de materiales se deriva del petróleo, y se espera que su producción en el planeta se duplique en los próximos 20 años.

Al respecto, Farrés González Sarabia señaló: “Los plásticos han sido benéficos en muchos sectores, como el de los alimentos, donde se emplean para empacarlos de modo seguro, pero debemos darles un tratamiento para que no se conviertan en un problema ambiental cada vez más grave.”

Las investigadoras universitarias recurrieron a la biotecnología y crearon un método propio basado en un tratamiento biocatalítico para degradar plásticos.

Experimentos a gran escala

Farrés González Sarabia y Peña Montes aislaron los genes del hongo Aspergillus nidulans (frecuente en suelos y frutas) y los introdujeron en la levadura Pichia pastoris, un organismo hospedero muy utilizado como sistema de expresión para la producción de proteínas recombinantes. Así, comprobaron la degradación del PET.

“Las enzimas rompen los enlaces (ésteres) del PET como si fueran una tijera”, explicó Farrés González Sarabia.

Las enzimas usadas hacen reacciones químicas a temperatura ambiente, en condiciones más suaves que otros métodos de tratamiento de plásticos, como el térmico y el químico. El tratamiento enzimático que la investigadoras aplican no resulta contaminante, es más económico y se inscribe en la química verde.

Farrés González Sarabia y Peña Montes hicieron crecer en un fermentador los genes aislados del hongo en la levadura; con lo obtenido lograron la preparación enzimática.

Dispusieron el PET, cortándolo en láminas y moliéndolo hasta hacerlo polvo. El líquido obtenido tras el contacto entre la mezcla enzimática y el PET es útil para sintetizar éste y otros polímeros. El proceso se lleva a cabo a temperatura ambiente en el laboratorio.

Durante la investigación se encontró que las cutinasas (cuya eficacia ha aumentado) son capaces de degradar cuatro tipos de poliésteres, entre ellos el PET, con porcentajes de desintegración mayores a 90%.

Actualmente, están en planeación los experimentos a gran escala para una planta que permita degradar poliésteres, principalmente PET, y recuperar los subproductos.

“La idea es escalar este método del laboratorio a la industria y transferirlo para futuras aplicaciones en el país”, indicó Juan Manuel Romero Ortega, coordinador de Innovación y Desarrollo de la UNAM.

Esta investigación ganó el tercer lugar de los premios del Programa de Fomento al Patentamiento y la Innovación (PROFOPI) de la Coordinación de Innovación y Desarrollo de la UNAM, en su quinta edición celebrada en mayo pasado.