Crean una enzima que digiere plástico en pocas horas

Afrontémoslo. El ser humano genera demasiado plástico, y este no se degrada fácilmente. Al año, se producen en el mundo 359 millones de toneladas de diferentes tipos de plástico. Y 200 de ellos acaban como desechos. La durabilidad del plástico es un punto fuerte para la industria pero también un punto débil para el medio ambiente, ya que estos pueden permanecer durante siglos en la naturaleza hasta degradarse completamente.

Pero no todos los plásticos son iguales. El petróleo está compuesto por una mezcla de diferentes componentes biológicos degradados. A partir de él se pueden aislar y generar diferentes tipos de plástico, cada uno de ellos con propiedades químicas y físicas diferentes. Y de todos ellos, uno de los más problemáticos a nivel medioambiental es el tereftalato de polietileno, más conocido por sus siglas en inglés: PET.

El PET es un plástico muy usado para hacer envases, botellas, envoltorios e incluso textiles. Es un termoplástico cristalino, un material flexible a altas temperaturas pero que se vuelve rígido y transparente al enfriarse. Para que adopte la forma que se necesita, se trabaja con él de la misma forma que hacen los vidrieros: soplando el material caliente en un horno hasta darle la forma de botella o envoltorio que estamos buscando. Según el grosor y cantidad de PET que usemos, tendremos un plástico más duro o más flexible.

El problema del PET es que se recicla con dificultad. El método de reciclado habitual en las fábricas se basa en un tratamiento termomecánico, en el que se funde el plástico y se amasa para darle una nueva forma. Este tratamiento funciona pero no genera un plástico similar al original. El PET reciclado es mucho más duro y ya no es transparente, por lo que tiene menos usos que el PET original, y solo se usa para alfombras, tapas duras de envases y algunos textiles, como embellecedores de zapatillas. Por este motivo, muchas industrias prefieren trabajar con PET fabricado desde cero, y muchos de los productos con PET no son reciclados y acaban en vertederos o directamente en la naturaleza.

Este problema se arreglaría si lográramos una manera de conseguir reciclar el PET correctamente, y que permita volverlo a usar desde cero. Es un santo grial para la industria del plástico, y llevan más de dos décadas buscando una solución. Para lograrlo, la clave está en imitar a la propia naturaleza, y ver como digerirlo.

Mala digestión

No hay que dejarnos engañar por lo artificial de su generación. Los plásticos realmente son polímeros orgánicos, al igual que la madera o la lana. El petróleo del que proceden está formado por materiales biológicos degradados pero que aún conservan grupos y enlaces químicos que podemos encontrar en la actualidad.

Los polímeros son largas cadenas, en las que una o varias moléculas químicas se repiten una y otra vez conectadas por enlaces químicos. En el caso del PET, se repite una pequeña estructura orgánica que se repite una y otra vez, conectándose a través de enlaces químicos con el oxígeno. Este tipo de enlaces químicos son los que deberíamos romper para reciclar el PET, ya que volveríamos a tener los eslabones sueltos para crear una nueva cadena.

No es un enlace químico extraño ni difícil de encontrar. También se encarga de unir otros tipos de polímeros presentes en la naturaleza, como en la celulosa y la lignina que forman la madera y las fibras vegetales. Por este motivo, siempre se planteaba la posibilidad de que algunos seres vivos podían generar alguna enzima que se encargara de romper estos enlaces y que funcionara también en el PET.

Desde 1998 se lleva trabajando en esta idea, y cada cierto tiempo se descubre alguna nueva enzima capaz de atacar a la unión de las cadenas de PET y digerirla. La mayoría proceden de microorganismos descomponedores como bacterias, o plantas que las usan para poder romper la celulosa y poder crecer.

El problema es que, a pesar de tener ya varias enzimas candidatas, ninguna se han podido adaptar al reciclaje industrial. El motivo es el mismo por el cual el PET tarda tanto en degradarse en la naturaleza. Cuando las cadenas de PET se forman, las hebras se juntan unas con otras, formando un cristal solido que actúa como una fortaleza que impide que sea atacado con facilidad por las enzimas.

Existen algunas técnicas para contrarrestar el problema, como triturar finamente el PET o aplicarle un poco de radiación ultravioleta para romper la formación del cristal. Pero aun así, estas enzimas siguen necesitando demasiado tiempo para actuar y reciclar una pequeña cantidad de PET sale mucho menos rentable que fabricarlo desde cero.

Esta lentitud es debido a que las enzimas que encontramos en la naturaleza no han evolucionado para degradar el PET, sino que su forma y funcionamiento están optimizados para funcionar con sus polímeros originales. Aunque sean capaces de atacar a los enlaces químicos del PET, lo hacen de manera menos eficiente y más lenta. Biológicamente, es como tratar de usar un calcetín como manopla. Funciona. Pero no es lo mismo.

Así que, ¿cuál es la solución? Si ninguna enzima que encontramos en la naturaleza degrada el PET suficientemente rápido, entonces puede que necesitemos crear una enzima artificial. Es posible modificar genéticamente la creación de estas enzimas, y modificarlas ligeramente para tratar de lograr una enzima que funcione mejor con el PET que con su polímero original.

Una enzima personalizada

A priori es difícil predecir que mutaciones acaban generando una enzima adaptada para el PET, así que el único remedio es jugar a prueba y error. Durante varios años, la unidad de investigadores de la compañía química Carbios se han encargado de modificar poco a poco una enzima originalmente descubierta en 2012, hasta lograr una enzima que descompone rápidamente el PET.

Usando la enzima original como andamio, fueron probando mutaciones poco a poco, tratando de hacer que la enzima funcionara cada vez más rápido y mejor en la degradación de PET. Al final la paciencia tuvo sus frutos y han presentado hace unos días a su nueva enzima PET hidrolasa, mejorada para alcanzar gran velocidad descomponiendo el PET. El resultado ha tenido muy buena acogida por la industria y ha sido publicado recientemente en la revista Nature.

Y vaya si es rápida. Si se tritura el PET y se añade la enzima a la temperatura correcta, es capaz de degradar el equivalente a una botella de plástico en unas dos horas. Para hacerse la idea, la mejor enzima que había sido descubierta hasta el momento necesita tres días para descomponer la misma cantidad.

Esta velocidad de la enzima modificada hace que muchas industrias ya empiecen a plantearse su uso en reciclaje. El PET reciclado por este método puede volverse a regenerar con las mismas propiedades iniciales, y ya que las enzimas son baratas de obtener, se vuelve más rentable reciclar el PET que generarlo desde cero. El próximo año empezará a desarrollarse la primera producción a gran escala de la enzima y se plantea su uso industrial a partir de 2025 si todo sale bien.

No hace falta indicar la gran ventaja que tendría este proceso para nuestro medio ambiente. Una botella de plástico PET puede tardar mucho en desaparecer de la naturaleza, pero si nunca llega a ella y se reutiliza una y otra vez, mejoraremos nuestro planeta.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Aunque se mejore el reciclaje, no servirá de nada si no hay una política de separación de residuos y su mejor aprovechamiento de los productos, reduciendo el consumo. Reciclemos entre todos.
• Se trabaja también en conseguir otros polímeros con propiedades similares al PET pero biodegradables, usando componentes químicos más accesibles para organismos descomponedores.

REFERENCIAS:

• Kawai, Fusako, et al. “Current Knowledge on Enzymatic PET Degradation and Its Possible Application to Waste Stream Management and Other Fields.” Applied Microbiology and Biotechnology, vol. 103, no. 11, Springer Verlag, 4 June 2019,
• Tournier, V., et al. “An Engineered PET Depolymerase to Break down and Recycle Plastic Bottles.” Nature, vol. 580, no. 7802, Nature Publishing Group, Apr. 2020,