Botellas de gaseosas, jugos y agua; bolsas; fibras textiles; empaques para juguetes y contenedores de alimentos son algunos de los productos elaborados con tereftalato de polietileno (PET). Cuando estos envases son desechados y quedan expuestos al sol, el material se degrada y libera microplásticos y nanoplásticos que pueden llegar a los seres vivos, el suelo, el aire y los cuerpos de agua.
La exposición a estas diminutas partículas puede generar alteraciones metabólicas, endocrinas, respiratorias, cardiovasculares, neurológicas, hepáticas, renales, dermatológicas e inmunitarias, además de otros efectos adversos para la salud.
Esta problemática representa un desafío ambiental, tecnológico y sanitario que requiere alternativas más eficientes para el tratamiento de residuos. Ante este panorama, Silvia Armenta Jaime, profesora investigadora del Instituto de Ciencias Agropecuarias (ICAp) de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo (UAEH), desarrolla enzimas capaces de degradar plásticos de un solo uso a escala industrial.
Eficacia para degradar plástico
Mediante herramientas de inteligencia artificial y software especializado, la investigadora analizó distintos modelos para comprender el comportamiento de las proteínas a nivel estructural, particularmente qué aminoácidos son importantes para mantener su estabilidad y cuáles podrían modificarse para obtener un prototipo capaz de degradar PET.
Una vez identificado el modelo que cumplía con los parámetros establecidos mediante análisis computacional, se llevó a cabo su producción en un microorganismo. Para ello se seleccionó la bacteria Escherichia coli, que fue modificada para hacer más eficiente la producción de enzimas que no se encuentran habitualmente de forma natural en ella.
De acuerdo con Silvia Armenta Jaime, estas bacterias funcionan como biorreactores, ya que en ellas se introduce la información genética de la enzima que se busca producir. La E. coli fue modificada para conservar las funciones necesarias para generar las proteínas de interés. Este procedimiento se conoce como expresión proteica.
Posteriormente, las proteínas son purificadas para separarlas de los demás componentes producidos por la bacteria y someterlas a diferentes pruebas. Así se busca comprobar su eficacia para degradar el plástico y determinar las condiciones óptimas para llevar a cabo el proceso.
Actualmente, el proyecto “Producción de enzimas termoestables degradadoras de PET, como una solución biotecnológica contra microplásticos en el Estado de Hidalgo” que lidera Silvia Armenta cuenta con prototipos que fueron probados en laboratorio y cumplieron satisfactoriamente con los objetivos planteados.
Estos avances fueron posibles gracias al financiamiento obtenido mediante la convocatoria del Fondo Hidalgo 2025, del Consejo de Ciencia, Tecnología e Innovación de Hidalgo (CITNOVA), lo que permitió sentar un precedente en la entidad para el desarrollo de alternativas biotecnológicas frente a la contaminación por plásticos.
Sin embargo, el trabajo continúa. La investigadora busca ampliar las capacidades de estas proteínas para que también puedan intervenir en materiales como nylon y polietileno, debido a que muchos plásticos utilizados cotidianamente contienen mezclas con solventes, aditivos y colorantes. Esta composición representa un reto adicional que requiere desarrollar proteínas capaces de tolerar y degradar estos compuestos.
El reto de llevar la ciencia a una escala industrial
Aunque existen métodos para reciclar PET, principalmente mecánicos y térmicos, llevar la biodegradación de este material a escala industrial continúa siendo un desafío. A nivel internacional existen empresas especializadas en esta tecnología, entre las que destaca la francesa Carbios, pionera en el desarrollo de enzimas capaces de degradar PET hasta obtener componentes como el ácido tereftálico y el etilenglicol, que posteriormente pueden utilizarse para sintetizar nuevamente PET.
La investigación de la UAEH busca contribuir al desarrollo de alternativas biotecnológicas que hagan más eficientes estos procesos. Para conseguirlo, no basta con obtener una enzima funcional: también es necesario determinar cómo producirla en mayores cantidades y a costos competitivos.
Armenta Jaime señaló que la colaboración con empresas y especialistas en ingeniería será fundamental para diseñar procesos a escala piloto e industrial y enfrentar los todavía elevados costos de producción de estas enzimas. Una de las ventajas de esta tecnología es que permite transformar componentes obtenidos del PET en nuevos materiales o moléculas con distintas aplicaciones.
La investigadora explicó que en algunos experimentos se han obtenido moléculas como paracetamol a partir de monómeros provenientes del PET. Esta posibilidad permitiría agregar valor al proceso y podría despertar un mayor interés para la inversión pública y privada.
Asimismo, apuntó que a nivel nacional existen esfuerzos encabezados por el Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), así como proyectos del Instituto Politécnico Nacional (IPN), algunos de los cuales se encuentran en etapas de laboratorio o pilotaje. En Hidalgo, el ICAp de la UAEH desarrolla este tipo de biotecnología.
En el proyecto también participan Jorge Marcos-Víquez, académico y científico del Departamento de Bioquímica de la UNAM, especializado en biología sintética, biología estructural y bioinformática; así como Danna Marely Cruz Rico, María Regina Patlán Díaz e Ingrid Vanessa Armenta Rodríguez, estudiantes de la Licenciatura en Ingeniería en Biotecnología de la UAEH.
Una solución que también requiere participación social
La atención al problema de los microplásticos no depende únicamente del desarrollo de nuevas tecnologías. También requiere la participación de la sociedad mediante un manejo adecuado de los residuos, acciones que faciliten su reciclaje y la reducción del consumo de productos desechables, especialmente aquellos elaborados con plástico de un solo uso.
El desafío implica mucho más que crear herramientas para degradar residuos. También exige mejorar las prácticas de manejo y disposición de materiales, fortalecer el reciclaje y generar conciencia sobre los efectos que la contaminación por plásticos puede tener en los ecosistemas y la salud.
Mientras la ciencia busca nuevas formas de transformar los residuos en recursos aprovechables, reducir el consumo, reutilizar y separar correctamente los materiales son acciones que, junto con la investigación científica, pueden contribuir a enfrentar uno de los principales problemas ambientales de la actualidad.