Una nueva enzima que revienta el plástico puede romper botellas de agua

Los plásticos tienen un Muchas de las propiedades que los han convertido en elementos de las sociedades modernas. Se pueden moldear en cualquier forma que deseemos, son resistentes pero flexibles, y vienen en variaciones suficientes para que podamos ajustar la química para satisfacer las diferentes necesidades. El problema es que son lo suficientemente resistentes como para no descomponerse por sí solos, y su incineración es relativamente ineficiente. Como resultado, se han acumulado en nuestro entorno como plásticos a granel y como residuos microplásticos aparentemente omnipresentes.

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Para los materiales naturales, la descomposición no es un problema, ya que los microbios han desarrollado formas de digerirlos para obtener energía o productos químicos útiles. Pero muchos plásticos solo han existido durante décadas, y ahora estamos viendo organismos que han desarrollado enzimas para digerirlos. Suponiendo que podrían hacerlo mejor, los investigadores en Francia han diseñado una enzima que puede descomponer eficientemente una de las formas más comunes de plástico. El resultado final de esta reacción es una materia prima que se puede reutilizar directamente para hacer nuevas botellas de plástico.

Un PET no deseado

El plástico en cuestión es el tereftalato de polietileno, o PET. El PET tiene una variedad de usos, incluso como películas delgadas con una resistencia a la tracción muy alta (comercializado como mylar). Pero su uso más notable es en botellas de bebidas de plástico, que son un componente importante de los desechos plásticos ambientales. El PET se desarrolló por primera vez en la década de 1940, y el primer organismo vivo que puede descomponerse y usar el carbono en el PET fue descrito en 2016—Se encuentra en sedimento cerca de una instalación de reciclaje de plástico, naturalmente.

Si bien microbios como este podrían resolver el problema de los desechos plásticos, no hacen que los plásticos sean más sostenibles, ya que la columna vertebral de carbono del PET termina por descomponerse por completo. Eso significa que tenemos que suministrar constantemente material nuevo para reemplazar los envases de PET a medida que se descomponen, material que actualmente proviene de productos petroquímicos. El equipo francés estaba interesado en crear un proceso de PET circular, en el que el material existente se descomponga de una manera que permita su reutilización inmediata para hacer nuevos productos de PET.

El PET es una larga colección de anillos de carbono unidos por átomos de oxígeno y carbono. Para descomponerlo de una manera que permita el reciclaje, estos enlaces carbono-oxígeno se rompen, liberando una gran colección de anillos que luego se pueden volver a vincular. Los microbios que actualmente digieren el PET también rompen ese anillo, lo que los hace inadecuados para el reciclaje.

Pero ya se han identificado varias enzimas que pueden romper los enlaces en PET. Todos estos funcionan para romper el recubrimiento ceroso en las superficies de las hojas, llamado “cutina” (haciendo que estas enzimas sean cutinasas). Estos proporcionaron los materiales de partida para el nuevo trabajo. Para empezar, los investigadores tomaron un panel de cutinasas y probaron sus actividades para descomponer el PET. El que tenía la mayor actividad resultó tener un nombre que indicaba dónde se encontró originalmente: en una pila de compost. Se llama “cutinasa de compost de hojas y ramas”.

Me estoy derritiendo

Para comprender los próximos pasos de los investigadores, tenemos que entender un poco sobre el PET en sí. Si bien todas las versiones de PET tienen la misma fórmula química, el material puede solidificarse en dos formas: una forma cristalina muy compacta y una forma más floja y desordenada. La mayoría de los materiales hechos de PET tienen diferentes cantidades de estas dos formas, ya que sus proporciones pueden permitir a los fabricantes ajustar las propiedades del material. Sin embargo, el apretado empaquetamiento de la forma cristalina dificulta la digestión incluso para la enzima más eficiente. Afortunadamente, hay una solución parcial: calentar cualquier forma de PET hace que parte del PET cristalino se derrita en una forma desordenada, lo que permite que se digiera más.

Eso, desafortunadamente, crea un problema, ya que las enzimas a menudo se derriten y se inactivan a las temperaturas involucradas (65 ° C o 150 ° F). Además, estas enzimas evolucionaron para descomponer un polímero diferente y no se esperaría que funcionara tan bien en PET, que es químicamente distinto de cualquier cosa en las hojas de las plantas. Estos fueron los dos grandes obstáculos que enfrentaron los investigadores.

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