China va un paso más allá: inyecta bacterias en un polímero para crear un plástico viviente capaz de autodestruirse

Un equipo del Instituto de Tecnología Avanzada de Shenzhen (SIAT), en China, ha tomado un camino radicalmente distinto al del reciclaje o los bioplásticos convencionales: crear un plástico viviente que lleve incorporado su propio mecanismo de destrucción, activable sin necesidad de infraestructura externa.

¿Y cuál es el contexto? Pues, cada año entran en los océanos entre ocho y diez millones de toneladas de plástico, y la producción global del material ya supera los 400 millones de toneladas anuales. Los microplásticos, fragmentos invisibles que se generan cuando los materiales se degradan, ya se detectan en la sangre humana y hasta en la leche materna.

El plástico viviente de Shenzhen: esporas de Bacillus subtilis como motor de autodestrucción

El material, desarrollado por el equipo liderado por Zhuojun Dai en el SIAT, consiste en un polímero de policaprolactona (PCL) en cuyo interior se han incrustado esporas de la bacteria Bacillus subtilis en estado de latencia.

La policaprolactona es un polímero conocido en biomedicina (suturas, implantes reabsorbibles) y en fabricación por impresión 3D; la Bacillus subtilis, una bacteria del suelo habitual en la naturaleza, capaz de formar esporas que resisten condiciones adversas durante largos periodos.

La novedad del trabajo aquí está en combinarlos. Las esporas quedan incrustadas en el interior del plástico sin alterar sus propiedades estructurales.

En este sentido, la elección de la policaprolactona tampoco es casual: además de sus usos biomédicos, es uno de los polímeros con mayor potencial en sectores donde la biodegradabilidad tiene valor, como los envases de un solo uso o los materiales de aplicación agrícola.

El material funciona con normalidad hasta que se decide activar la autodestrucción. Para eso basta aplicar caldo nutriente a 50 °C. Esto porque el calor y los nutrientes despiertan a las esporas, que comienzan a multiplicarse y a secretar las enzimas que degradarán el polímero desde dentro.

Los resultados fueron publicados en la revista ACS Applied Polymer Materials. «Al integrar estos microbios en los plásticos, se puede hacer que ‘vivan’ y se autodestruyan a comando», explicó Dai.

Dos enzimas en cadena: cómo este plástico viviente se desmonta sin dejar microplásticos

El mecanismo se basa en dos enzimas que actúan en secuencia. La primera corta las cadenas del polímero en fragmentos progresivamente más pequeños; la segunda consume esos fragmentos y los reduce a moléculas de tamaño mínimo. No quedan residuos plásticos de ningún tipo: ni trozos grandes ni microplásticos.

En los experimentos de laboratorio, una película del material se descompuso por completo en aproximadamente dos semanas.

El dato es relevante porque muchos plásticos etiquetados como biodegradables se fragmentan generando microplásticos en el proceso, simplemente a una escala menor que el plástico convencional.

El proceso bacteriano evita ese problema al consumir los fragmentos antes de que alcancen ese tamaño.

¿Por qué los microplásticos hacen urgente este tipo de investigación?

¿Creéis que esto es algo solo medioambiental? Para nada: los microplásticos se detectan en pulmones humanos, en la placenta fetal, en la leche materna y en muestras de prácticamente todos los órganos estudiados en los últimos años.

Las consecuencias a largo plazo siguen bajo investigación, pero la exposición generalizada de la población es ya irrefutable.

El reciclaje convencional recupera solo una fracción pequeña del plástico producido; la mayor parte termina en vertederos o se degrada de forma incontrolada durante décadas.

Los bioplásticos industriales mejoran en parte ese panorama, pero muchos necesitan condiciones de compostaje industrial específicas para degradarse correctamente, y en ausencia de esas condiciones, se comportan prácticamente como cualquier otro plástico.

Un material que se autodestruya de forma biológica, sin depender de plantas de tratamiento, cambia la lógica del diseño de materiales. El grupo de Shenzhen trabaja ahora en sustituir el caldo nutritivo por activadores basados en agua, lo que simplificaría considerablemente el proceso y lo acercaría a una escala de uso real.

Por último, también buscan extender la estrategia a otros tipos de polímero, lo que determinaría si el enfoque puede aplicarse a los plásticos de mayor volumen de producción mundial.