La degradación de plástico representa un grave problema ambiental, ya que para desintegrarse a nivel molecular deben transcurrir de 55 y hasta 500 años. Ante la urgencia de encontrar soluciones a esta problemática, el doctor Luis Javier Martínez Morales, investigador del Instituto de Ciencias de la BUAP (ICUAP), estudia una bacteria capaz de descomponer la molécula de tereftalato de polietileno (PET), un tipo de plástico muy usado en la fabricación de envases.
El académico del Centro de Investigaciones en Ciencias Microbiológicas explicó que su propuesta se centra en obtener la enzima depolimerasa, sintetizada a partir del gen phbZ de la bacteria Azospirillum brasilense. Este microorganismo es conocido como promotor del crecimiento vegetal, pero también es capaz de acumular polihidroxibutirato (PHB) hasta en 80 por ciento de su peso, porque dispone de tres enzimas para producir este tipo de plástico y una más para degradar al mismo de forma natural, al romper los enlaces éster.
El PHB se produce en la naturaleza de manera natural por microorganismos, como material de almacenamiento intracelular de carbono y energía. Actualmente, este polímero se utiliza para fabricar plásticos biodegradables.
Martínez Morales, doctor en Microbiología por el Instituto Politécnico Nacional, explicó que Azospirillumgeneralmente se alimenta de nitrógeno y carbono. Por lo tanto, se realizó un cambio en su alimentación para producir más PHB. “Se aumentó la cantidad de carbono y disminuyó el nitrógeno en diferentes relaciones: 30:1, 60:1 y 90:1, respectivamente. Posteriormente, con tecnología de DNA recombinante se obtuvo un cambio genético de la bacteria con resultados satisfactorios: mayor producción de PHB”.
De este estudio derivó la investigación actual de la enzima depolimerasa, propuesta de una alumna de licenciatura, quien se planteó: “Si el microorganismo es capaz de romper este enlace éster, por qué no va a romper el enlace de PET, el cual igualmente se forma por monómeros y enlaces éster”.
El académico de la BUAP indicó que para comprobar la hipótesis se aisló y clonó el gen phbZ. “El genoma de Azospirillum brasilense es de dominio público y se encuentra en un banco de datos. Nosotros obtuvimos la secuencia del gen phbZ y realizamos unos oligonucleótidos; es decir, identificamos los fragmentos de inicio y final del gen. Más tarde, el gen se clonó en un vector o plásmido comercial, éste se introdujo a la bacteria E. coli. A esta célula se le agregó una carga extra del gen para producir más de esta proteína”.
En cuanto a los resultados, el también responsable del Laboratorio de Fisiología Microbiana comentó que en los primeros ensayos clínicos se usó PET virgen y reciclado, para determinar la cantidad de enzima a utilizar en el proceso de degradación. “En las primeras 18 a 24 horas se observó degradación del plástico; mientras en la exposición por dos meses se obtuvo una mayor eliminación. Este último indicador demostró la estabilidad de la proteína a temperatura ambiente, lo cual abarata los costos”.
El PET se degrada por procesos de luz y calor -no incineración-, pero ambas opciones son a largo plazo. En cambio, la propuesta del investigador del ICUAP es una forma más amigable con el medio ambiente y que puede dirigirse; es decir, determinar la cantidad de plástico y enzima a utilizar en la degradación.
El doctor Luis Javier Martínez Morales expuso que el siguiente paso de la investigación será purificar a homogeneidad la enzima y ver su estabilidad a diferente pH y temperatura, así como mejorar su eficiencia. A futuro, escalar su producción e indagar las posibles formas de aplicación en el PET, por ejemplo, por aspersión.