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Innovación para conseguir degradar el plástico

Los humanos hemos fabricado una cantidad de plástico que, en peso, equivale ya a 1.000 millones de elefantes y el 85% de la basura que se acumula en el océano corresponde a residuos de este material, la mayoría de un solo uso. ¿Qué hacer con esta gran cantidad de plásticos que en en el Océano Pacífico ha formado una isla que ya es más grande que Perú y Ecuador? Investigadores de todo el mundo se afanan en buscar soluciones eficientes para lograr eliminarlos.

La gran resistencia del plástico, lo que ha hecho popular a este versátil material de bajo coste, es a su vez su gran problema.

“El plástico es una clase de polímeros muy estables químicamente, y como son un invento reciente, de los años 1950, no hay formas naturales de degradación que lo eliminen del sistema”, nos explica Ricard Solé, físico-biólogo e investigador en ICREA (Universidad Pompeu Fabra).

¿Cómo podríamos acelerar su proceso de desintegración? Quemar esos residuos no es una solución ecológica: al incinerarlos se producen notables emisiones contaminantes, ya que se libera CO2 y metales pesados.

Como el plástico no se descompone de manera natural o lo hace muy lentamente, se acumula en el planeta a una velocidad de vértigo.

Se han investigado varios procesos de degradación química para eliminarlos aunque, en general, solo se han encontrado soluciones que implican procesos demasiado largos (que pueden prolongarse durante varios meses) y que requieren la utilización de líquidos corrosivos, como el ácido nítrico. Por ello, se investigan nuevas e ingeniosas fórmulas para lograr degradarlos de una forma ecológica.

Las tortugas confunden las bolsas con su principal alimento, las medusas, y acaban ingiriéndolas por error.

Organismos que "comen" plástico

La gran esperanza en este contexto es lograr bacterias que sean capaces de desintegrar esos polímeros. Es una estrategia plausible. “Tiene toda la lógica, ya que el plástico es una fuente de carbono muy abundante (cada vez mas) y todos los sustratos de la biosfera pueden ser la diana de los microorganismos”, explica Solé.

En el laboratorio que dirige este físico-biólogo, el ICREA, han calculado matemáticamente que un microorganismo lo bastante eficiente podría poner el plástico –incluso el que se acumula en los océanos– bajo control.

Encontrar ese microorganismo capaz de “comer” y desintegrar esos residuos lo suficientemente rápido es el gran reto.

Por el momento, un equipo científico del Instituto de Tecnología de Kioto (Japón) ha descubierto una bacteria real, que era desconocida hasta entonces, capaz de alimentarse de PET (el plástico que mayoritariamente se utiliza para envasar agua mineral). Este microorganismo lo digiere y lo asimila, en consecuencia, lo desintegra.

Se siguen buscando incansablemente microorganismos capaces de degradar cada uno de los polímeros artificiales que existen, aunque quizá esta no sea la vía más rápida para conseguir el objetivo. “Creo que habrá que hacer evolucionar microorganismos de manera artificial o desarrollar nuevos organismos de forma sintética”, pronostica Solé.

En busca de enzimas desintegradoras

Federica Bertocchini, una investigadora del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y apicultora aficionada retiró de sus panales unos gusanos de cera que habían empezado a alimentarse de los restos de miel y cera de sus abejas. Los guardó en una bolsa de plástico. Al cabo de unas horas se habían escapado de la bolsa, que estaba llena de agujeros.

Solo había una expicación: los gusanos habían sido capaces de hacer los agujeros. Así es como empezó la investigación que recientemente ha constatado que estos gusanos (Galleria mellonella) son capaces de degradar el polietileno, uno de los plásticos más resistentes –utilizado en las bolsas de la compra y los envases alimenticios–, que puede tardar hasta 100 años en desintegrarse.

Los gusanos Galleria mellonella son tremendamente rápidos en destruir polietileno: pueden biodegradar 92 miligramos en 12 horas.

Sospechan que esta facilidad para digerirlo se debe a que la estructura de este plástico es similar a la de la cera que comen habitualmente. Pero también han comprobado que el polietileno se desintegra incluso con el simple contacto con el capullo que forma el gusano tras su fase larvaria.

Los investigadores creen que quizá una enzima –una moléculas de naturaleza proteica que desencadenan reacciones químicas– sea la responsable de este efecto y, por ello, el siguiente paso es detectarla, aislarla y producirla in vitro a escala industrial. Podría ser de gran ayuda para solucionar el problema de la acumulación de plásticos en el planeta.

Está claro, no obstante, que la ciencia no puede confiar únicamente en la casualidad para dar con enzimas naturales que sean capaces de destruir polímeros. Por ello, paralelamente, se investiga la creación en el laboratorio de enzimas mutantes para lograr este objetivo.

Por ejemplo, el profesor McGeehan, director del Instituto de Ciencias Biológicas y Biomédicas de la Facultad de Ciencias Biológicas de Portsmouth (Reino Unido) ha creado recientemente la PETasa, una enzima que desintegra el tereftalato de poliestireno (PET). En unos años, creen los investigadores, esta enzima podría servir para reciclar este tipo de plástico.

También en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) dos científicas han logrado aislar genes del hongo Aspergillus nidulans, habitual en los suelos y las frutas, e introducirlo en una levadura para obtener así una enzima capaz de degradar cuatro tipos de poliésteres, entre ellos el PET.

Millones de plásticos acaban inundando el mar.

Dar una nueva vida a los materiales

“Hay quien ha sugerido que no deberíamos degradar el plástico, sino mineralizarlo: hacerlo mucho mas estable y que adoptara propiedades de minerales, estables durante miles de años”, expone el físico-biólogo Ricard Solé. En efecto, otra rama de ciencia busca soluciones basadas en la transformación del plástico que permitan darle una nueva vida útil.

Por su parte, en Australia, a través de programa europeo New-Mine, se está probando ya una tecnología que mediante sofisticados procesos químicos es capaz de transformar los residuos plásticos en polvo de cristal.

Al mezclarlo con arena y otras sustancias, el plástico da lugar a materiales que se pueden utilizar para fabricar tejas, adoquines o ladrillos.

Otras técnicas actuales permiten mezclar los deshechos plásticos agrícolas con nanopartículas (partículas microscópicas) para crear nuevos materiales. Actualmente, también es posible convertir los residuos plásticos en filamentos listos para usar en las impresoras 3D. Incluso científicos malagueños investigan la forma convertir esos residuos que no pueden ser reciclados actualmente en un fuel oil ligero bajo en azufre.

Poner freno al littering

En paralelo a la búsqueda de alternativas para eliminar los plásticos que se acumulan, la prevención del littering (el abandono de residuos que no se desintegran) es primordial para frenar la formación de islas de basura en el mundo. Varias iniciativas recientes buscan este fin.

Por ejemplo, se intenta dar con polímeros totalmente reciclables de forma obsesiva, puesto que permitiría gozar de las bondades del plástico sin sufrir el enorme costo ecológico que implica su uso. ¿Y estamos cerca de lograrlo? Podría ser. La revista Science publicó el año pasado que un equipo de químicos de la Universidad Estatal de Colorado (EE. UU) ha dado con una nueva formulación de un polímero totalmente reciclable que no tiene su origen en el petróleo.

Otra gran apuesta para poner freno al littering es apostar por el almidón o la fécula de patata para fabricar vasos, cubiertos, platos de plástico… Se usan una sola vez y no se pueden reciclar, por lo que pasan directamente a convertirse en residuos. En España a partir de este 2020 estos utensilios tendrán que fabricarse con al menos un 50% de este tipo de sustancias biodegradables.

Otras iniciativas buscan reducir el uso de plásticos en el empaquetamiento de alimentos. Por ejemplo, la Unión Europea (UE) ha aprobado una técnica que consiste en “tatuar” las frutas y las verduras con un láser para poder etiquetarlas –algo que es obligatorio– prescindiendo de los envoltorios.