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El invento que el planeta llevaba décadas esperando: científicos crean un plástico vivo que se autodestruye en sólo seis días

  • Janire Manzanas
  • Graduada en Marketing y experta en Marketing Digital. Redactora en OK Diario. Experta en curiosidades, mascotas, consumo y Lotería de Navidad.

Muchos objetos de plástico están diseñados para un solo uso, pero estos materiales pueden permanecer en el medio ambiente durante años, e incluso siglos. Ahora, la comunidad científica está explorando un enfoque diferente: los «plásticos vivos», elaborados con microbios que pueden activarse para descomponer el polímero cuando sea necesario. En un estudio publicado en ACS Applied Polymer Materials, un equipo utilizó dos cepas bacterianas que cooperaban entre sí para degradar completamente el plástico en sólo seis días sin producir microplásticos.

Zhuojun Dai, uno de los autores principales del artículo, explica que «la constatación de que los plásticos tradicionales perduran durante siglos, mientras que muchas aplicaciones, como el embalaje, tienen una vida útil muy corta, nos llevó a preguntarnos: ¿Podríamos incorporar la degradación directamente al ciclo de vida del material?» Algunos microbios producen enzimas capaces de cortar largas cadenas de polímeros en fragmentos más pequeños. Dado que los plásticos son polímeros, los investigadores podrían introducir esas enzimas, o los microbios que las producen, directamente en materiales plásticos vivos.

Un material innovador: plástico vivo

El plástico, según su composición, puede tardar entre 100 y 1.000 años en descomponerse, con una media cercana a los 500 años. Un ejemplo es la botella de PET, uno de los envases más utilizados en el planeta, que puede necesitar hasta 1.000 años para desaparecer por completo. En mares y océanos, la acumulación de estos residuos ha dado lugar a las conocidas «islas de plástico», que ponen en peligro la vida marina.

Los microplásticos, fragmentos de menos de cinco milímetros, son considerados los más dañinos. Debido a su pequeño tamaño, las plantas depuradoras no consiguen filtrarlos adecuadamente, por lo que terminan llegando a ríos y océanos.

«En 2050, según la estimación de la Fundación Ellen Macarthur, los océanos podrían contener más plásticos que peces. Las nuevas reglas prohiben los plásticos de usar y tirar cuando existan otras alternativas. Se trata de nueve productos: cubiertos (tenedores, cuchillos, cucharas, palillos) y platos, bastoncillos de algodón, pajitas, agitadores de bebidas y palitos destinados a sujetar globos. Los eurodiputados añadieron a la lista de productos que tienen que desaparecer del mercado los productos de plástico oxo-degradable y los contenedores de comida rápida de poliestireno expandido», detalla el Parlamento Europeo.

Trabajo de investigación

Los esfuerzos anteriores se basaban principalmente en una sola enzima, pero Dai, Jin Geng, Dianpeng Qi y sus compañeros se propusieron hacer que el proceso de degradación fuera más eficiente. Para ello, modificaron genéticamente la bacteria Bacillus subtilis con el objetivo de que produjera dos enzimas degradadoras de polímeros que actúan en cadena. Una enzima corta las largas cadenas de polímeros en fragmentos más pequeños en puntos aleatorios, mientras que la segunda descompone esos fragmentos desde los extremos en sus monómeros constituyentes.

Los investigadores combinaron esporas latentes de B. subtilis con policaprolactona (un polímero común en la impresión 3D y algunas suturas quirúrgicas), lo que permitió que los microbios permanecieran protegidos hasta su activación. El plástico vivo resultante tenía propiedades mecánicas similares a las de las películas de policaprolactona convencionales.

Cuando los investigadores añadieron un caldo nutritivo calentado a 50 grados Celsius, las esporas se activaron y degradaron completamente el plástico en sus componentes básicos en seis días. Gracias a la eficacia conjunta de ambas enzimas, el proceso evitó la generación de micropartículas de plástico durante la descomposición. «Al incorporar estos microbios, los plásticos podrían «cobrar vida» y autodestruirse a voluntad, convirtiendo la durabilidad de un problema en una característica programable», explica Dai.

Como demostración preliminar, el equipo fabricó un electrodo de plástico portátil a partir del plástico vivo. El dispositivo funcionó según lo previsto y luego se degradó por completo en dos semanas. A continuación, los investigadores desarrollaron un método para activar las esporas en el agua, donde se acumula gran parte de la contaminación plástica. Si bien el estudio se centró en un polímero, la misma estrategia general podría adaptarse a otros plásticos, incluidos los materiales que se utilizan habitualmente en productos de un solo uso.

«Estos plásticos pueden funcionar cuando las esporas están latentes y degradarse cuando se activan. Sin embargo, la eficiencia de degradación de las cepas individuales de Bacillus y del sistema de enzima única sigue siendo limitada. Para abordar este problema, diseñamos un plástico vivo con consorcios de bacterias. Bacillus subtilis se programan por separado con un circuito genético inducible capaz de secretar dos enzimas complementarias para la degradación del plástico: la lipasa de Candida antarctica, responsable de la escisión aleatoria de la cadena, y la lipasa de Burkholderia cepacia, responsable de la despolimerización procesiva y que induce la esporulación.

La incorporación de estas dos comunidades de esporas en la matriz polimérica no compromete las propiedades mecánicas del material. La activación de las esporas se logra mediante calentamiento controlado. La actividad enzimática cooperativa dentro de los consorcios microbianos supera la de un sistema de cepa única, permitiendo la degradación casi completa de la matriz de policaprolactona (PCL) en seis días», concluyen los investigadores.