Desde la década de 1950, se han producido más de 9,1 mil millones de toneladas de plástico, equivalentes a 1.400 millones de camiones de carga, provenientes principalmente de empaques, envoltorios, botellas, y como resultado, la contaminación plástica es omnipresente. La encontramos en el agua, el aire, lo consumimos y respiramos involuntariamente como partículas de microplásticos. Ante esta alarma, en los últimos años, los investigadores han estado trabajando en cómo aprovechar la capacidad de pequeños organismos microscópicos, para descomponer al plástico.
Existen microbios que pueden degradar el poliéster natural producido por las plantas, llamado cutina. La cutina constituye la mayor parte de la cutícula o la capa exterior cerosa de las paredes celulares de las plantas y se puede encontrar en abundancia en las conchas de las frutas. Cuando los hongos o las bacterias comienzan a descomponer esas frutas, producen enzimas que rompen la cutina. Específicamente, usan una clase de enzima llamada cutinasa que la pueden hidrolizar, lo que significa que desencadenan una reacción química donde las moléculas de agua rompen la sustancia en pedazos.
Hasta ahora, los científicos han tenido suerte al encontrar enzimas que se alimentan de plástico y descomponen el polietilen tereftalato (PET), un polímero sintético comúnmente utilizado en botellas de refrescos, envases de alimentos y telas. Además de los plásticos biodegradables como el PBAT, de uso frecuente en bolsas de plástico y el PEF, un material de base biológica elaborado a partir de recursos renovables. Pero ahora, el verdadero desafío radica en encontrar enzimas que descompongan los productos plásticos más problemáticos, como el polietileno y el polipropileno.
Dado que las dietas de las vacas contienen poliésteres naturales, los científicos plantearon una hipótesis en donde el estómago bovino contendría una gran cantidad de microbios, capaces de degradar todo la celulosa vegetal, y más allá, al poliéster sintético, como el PET, que comparte una estructura química similar a esta sustancia natural.
Para probar esa teoría un grupo de investigadores obtuvo líquido del rumen, un compartimiento del estómago de la vaca. El rumen actúa como una incubadora para estos microbios, que digieren o fermentan los alimentos consumidos por una vaca u otro rumiante.
En un nuevo estudio publicado el viernes 2 de julio en la revista Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, los investigadores evaluaron si los microbios presentes en el rumen podían comer plástico. Para ello, el equipo probó tres tipos de plásticos en líquido ruminal durante unos días. Los resultados mostraron que los tres plásticos fueron degradados por los microorganismos de los estómagos de las vacas en el laboratorio. Sin embargo, los microbios del rumen eran más activos cuando se trataba de digerir el PEF que el PET, debido a que éste último es más difícil de degradar.
El siguiente paso consistió en secuenciar y analizar muestras de ADN del líquido del rumen, para identificar los microbios cruciales en la degradación del plástico. Aproximadamente el 98% del ADN pertenecía al reino de las bacterias, siendo el género más predominante las Pseudomonas, los otros microorganismos restantes consistían en arqueas y virus.
En estudios anteriores se ha demostrado que varias especies de bacterias pueden descomponer los plásticos, como lo indican los artículos publicados en las revistas: Applied Microbiology and Biotechnology y el Journal of Hazardous Materiales. Las bacterias del género Acinetobacter también aparecieron en grandes cantidades en el líquido y, del mismo modo, se ha demostrado que varias especies dentro de ese género, descomponen los poliésteres sintéticos, según un artículo de 2017 en el Journal of Agricultural and Food Chemistry. De cara al futuro, los científicos quieren caracterizar completamente las bacterias que comen plástico en el líquido del rumen y determinar qué enzimas específicas usan las bacterias para descomponerlos. Si identifican las enzimas que podrían ser potencialmente útiles para el reciclaje, podrían diseñar genéticamente microbios que produzcan esas enzimas en grandes cantidades, sin la necesidad de recolectar dichos microbios directamente del estómago de las vacas.
¿Por qué es importante? Los investigadores no son los primeros en proponer el uso de microbios para descomponer los desechos de una manera ecológica. De hecho, los antiguos romanos utilizaron una forma de biolixiviación, que los científicos han propuesto para reciclar metales de desechos electrónicos utilizando bacterias. En los últimos años, los científicos han sugerido utilizar de todo, desde hongos hasta las orugas para degradar los desechos plásticos. Por ahora, la mayoría de ellos se tiran a los vertederos o se queman. En menor medida se funden para su reuso. Otro método de reciclaje químico consiste en convertirlos en biocombustibles, pero ese no es un proceso respetuoso con el medio ambiente. Por lo anterior, el uso de las enzimas se muestra como una forma de reciclaje ecológico.
Ya hay otros grupos de investigadores que están más avanzados en su búsqueda para desarrollar y escalar tales enzimas. En septiembre de 2020, se diseñó una “superenzima” mediante la unión de dos de ellas, las cuales se encontraban en un insecto come plástico descubierto en un relleno sanitario japonés. A principios del pasado mes de abril, la empresa francesa Carbios produjo una enzima, originalmente hallada en un compostaje, que degrada el 90% de las botellas de plástico en 10 horas. Aunque Carbios está trabajando en el desarrollo de su tecnología, la importancia de mantener la investigación en el área es obtener enzimas aún mejores, que puedan reciclar otros polímeros. ¡El rumen es solo lo último en esta línea emergente de investigación! Quizás con estas investigaciones, podamos salvar al planeta de ahogarse en desechos plásticos.
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