Científicos han creado una enzima mutante que descompone las botellas de bebidas plásticas, por accidente. El avance podría ayudar a resolver la crisis mundial de contaminación por plástico al permitir por primera vez el reciclaje completo de botellas.

La nueva investigación fue impulsada por el descubrimiento en 2016 de la primera bacteria que había evolucionado naturalmente para comer plástico, en un basurero en Japón. Los científicos ahora han revelado la estructura detallada de la enzima crucial producida por el error.

El equipo internacional luego modificó la enzima para ver cómo había evolucionado, pero las pruebas mostraron que inadvertidamente habían hecho que la molécula fuera aún mejor para descomponer el plástico de PET (tereftalato de polietileno) utilizado para botellas de refrescos. "Lo que realmente resultó fue que mejoramos la enzima, lo cual fue un poco sorprendente", dijo el profesor John McGeehan, de la Universidad de Portsmouth, Reino Unido, quien dirigió la investigación. "Es genial y un hallazgo real".

La enzima mutante tarda unos días en comenzar a descomponer el plástico, mucho más rápido que los siglos que lleva en los océanos. Pero los investigadores son optimistas de que esto se puede acelerar aún más y convertirse en un proceso viable a gran escala.

"Lo que esperamos hacer es utilizar esta enzima para convertir este plástico nuevamente en sus componentes originales, para que podamos reciclarlo literalmente hasta convertirlo en plástico", dijo McGeehan. "Significa que no necesitaremos desenterrar más petróleo y, fundamentalmente, debería reducir la cantidad de plástico en el medioambiente".
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Aproximadamente 1 millón de botellas de plástico se venden por minuto en todo el mundo y, con solo el 14% reciclado, muchas terminan en los océanos donde han contaminado incluso las partes más remotas, dañando la vida marina y potencialmente a las personas que comen mariscos. "Es increíblemente resistente a la degradación. Algunas de esas imágenes son horribles ", dijo McGeehan. "Es uno de estos materiales maravillosos que se ha hecho demasiado bien".

Sin embargo, actualmente incluso aquellas botellas que se reciclan solo pueden convertirse en fibras opacas para la ropa o alfombras. La nueva enzima indica una forma de reciclar las botellas de plástico transparente en botellas de plástico transparente, lo que podría reducir la necesidad de producir plástico nuevo.

"Siempre te enfrentas al hecho de que el petróleo es barato, por lo que el PET virgen es barato", dijo McGeehan. "Es muy fácil para los fabricantes generar más de esas cosas, en lugar de intentar reciclar. Pero creo que hay un conductor público aquí: la percepción está cambiando tanto que las empresas están empezando a ver cómo pueden reciclarlas adecuadamente ".

La nueva investigación, publicada en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias, comenzó determinando la estructura precisa de la enzima producida por el insecto japonés. El equipo utilizó Diamond Light Source, cerca de Oxford, Reino Unido, un haz intenso de rayos X que es 10 mil millones de veces más brillante que el sol y puede revelar átomos individuales.

La estructura de la enzima era muy similar a la desarrollada por muchas bacterias para descomponer la cutina, un polímero natural utilizado como recubrimiento protector por las plantas. Pero cuando el equipo manipuló la enzima para explorar esta conexión, mejoraron accidentalmente su capacidad de comer PET.

"Es una mejora modesta, un 20% mejor, pero ese no es el punto", dijo McGeehan. "Es increíble porque nos dice que la enzima aún no está optimizada. Nos da la posibilidad de utilizar toda la tecnología utilizada en el desarrollo de otras enzimas durante años y años y hacer una enzima súper rápida ".

Las enzimas industriales son ampliamente utilizadas en, por ejemplo, polvos de lavado y producción de biocombustible. Han sido hechas para trabajar hasta 1,000 veces más rápido en pocos años, la misma escala de tiempo que McGeehan prevé para la enzima que come plástico. Los investigadores de Portsmouth y los del Laboratorio Nacional de Energía Renovable de los EE. UU. En Colorado han presentado una patente sobre la enzima mutante específica.

Una posible mejora que se explora es trasplantar la enzima mutante en una "bacteria extremófila" que puede sobrevivir temperaturas superiores al punto de fusión del PET 70C - el plástico es probable que se degrade 10-100 veces más rápido cuando se funde.

Trabajos anteriores habían demostrado que algunos hongos pueden descomponer el plástico PET, que representa aproximadamente el 20% de la producción mundial de plástico. Pero las bacterias son mucho más fáciles de aprovechar para usos industriales.

Otros tipos de plástico podrían descomponerse por las bacterias que actualmente evolucionan en el medio ambiente, McGeehan dijo: "La gente está buscando vigorosamente para eso". El PET se hunde en el agua de mar pero algunos científicos han conjeturado que algún día podrían rociarse insectos que comen plástico. enormes parches de basura de plástico en los océanos para limpiarlos.

"Creo que [la nueva investigación] es un trabajo muy emocionante, que muestra que hay un gran potencial para utilizar la tecnología de enzimas para ayudar con el creciente problema de residuos de la sociedad", dijo Oliver Jones, químico de la Universidad RMIT en Melbourne, Australia, y no parte de la equipo de investigación.

"Las enzimas son no tóxicas, biodegradables y pueden ser producidas en grandes cantidades por microorganismos", dijo. "Todavía hay un camino por recorrer antes de poder reciclar grandes cantidades de plástico con enzimas, y reducir la cantidad de plástico que se produce en primer lugar podría, tal vez, ser preferible. [Pero] este es ciertamente un paso en una dirección positiva ".

El profesor Adisa Azapagic, de la Universidad de Manchester en el Reino Unido, estuvo de acuerdo en que la enzima podría ser útil, pero agregó: "Se necesitaría una evaluación completa del ciclo de vida para asegurar que la tecnología no resuelva un problema ambiental - desperdicio - a expensas de otros , incluidas las emisiones adicionales de gases de efecto invernadero ".