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Un equipo de la Faculta de Química de la UNAM logró degradar hasta 50 por ciento los objetos fabricados con el plástico PET, en 48 horas, gracias al uso de una levadura que produce enzimas que degradan el poliéster. El PET es uno de los plásticos fabricados a partir de petróleo más utilizados en el mundo y que tarda más años en ser degradado por la naturaleza por lo que esta aportación mexicana puede tener alto impacto a nivel mundial.
El nombre del proyecto de investigación es Cutinasas recombinantes de Aspergillus nidulans para biodegradación de poliésteres, coordinado por Carolina Peña Montes y Amelia Farrés González, del Departamento de Alimentos y Biotecnología de la Facultad.
En entrevista con Crónica, la doctora Amelia Farrés explicó que esta enzima es generada por un hongo, pero gracias al uso de ingeniería genética ellos lograron producirla en mayores cantidades.
En sentido figurado, las enzimas son moléculas que son comparables con “tijeras químicas” que al entrar en contacto con otras moléculas más largas las dividen y las dejan disponibles para otros procesos químicos.
Lo que hizo el equipo de la UNAM fue la aplicación de algunas enzimas específicas o proteínas con actividad catalítica para acelerar reacciones de degradación de las larguísimas cadenas de carbono que forman el plástico y que químicamente son conocidas como polímeros. Las enzimas identificadas por la UNAM, normalmente son producidas por el hongo Aspergillus nidulans y su capacidad para degradas plásticos ya había sido reportada en la literatura científica.
La aportación mexicana fue producir grandes cantidades de esa enzima gracias al uso de levaduras genéticamente modificadas, con lo que la “tijera química” ya no sería extraída del hongo, que producía un volumen muy pequeño, comparado con lo que se necesita en procesos industriales.
NATURALEZA Y PLÁSTICO. Podría parecer extraño que en la Naturaleza exista una molécula que degrade algo que fue inventado por el ser humano, como es el plástico, pero para entender el hallazgo hay que comprender que en la naturaleza hay bioplásticos o biopolímeros que producen algunas plantas para proteger la superficie de sus hojas contra infecciones, como si se tratara de una calcomanía protectora.
La doctora Farrés explicó que el hongo Aspergillus nidulans produce las enzimas que degradan polímeros porque es un organismo que para sobrevivir y reproducirse necesita invadir e infectar a las plantas.
“Para esto, primero degrada el biopolímero localizado en la cutícula de las hojas de las plantas. Esa capa protectora de las plantas es un material ceroso llamado cutina, el cual recubre a muchos frutos como el pepino o el tomate. Entonces, el hongo actúa, con estas enzimas para degradar el biopolímero”, indica la investigadora de la UNAM.
Carolina Peña, Amelia Farrés y los otros investigadores que participaron en el proyecto se plantearon que si la enzima que produce el hongo es capaz de degradar biopolímeros, también podría acelerar la degradación de los polímeros complejos o polímeros derivados del petróleo, como los poliésteres contenidos en diversos plásticos.
“Lo que hicimos en laboratorio fue aislar el gen que codifica para producir estas enzimas en el hongo para después clonarlo, es decir, introducirlo en otro organismo de producción más controlada, que en este caso es la levadura Pichia pastoris y así hicimos más eficiente la reproducción del organismo y de la enzima que buscábamos producir”, detalla la doctora Farrés.
Una vez clonada la enzima en Pichia pastoris, se realizó la evaluación de qué tipo de poliésteres se podían degradar. Primero se degradaron poliésteres puros, lo cual se logró; el siguiente reto fue hacerlo con botellas de plástico, hechas con PET, un poliéster sintético muy usado, un polímero que tarda entre 100 y 500 años en degradarse.
Al poner en contacto la enzima con botellas de diversas marcas de plástico PET biodegradables y no biodegradables observaron que, después de varias pruebas, procesos, análisis y mejora del método, sí se podía conseguir una degradación muy alta en 48 horas.
“Al entrar en contacto el polvo pulverizado de PET de botellas con estas enzimas se hace líquido, debido a la degradación del polímero, que es una molécula grande, hasta convertirlo en monómero”, indicó Carolina Peña.
Actualmente, se está en la fase donde ya se logró que las enzimas degraden el polímero de PET al monómero base (tereftalato); ahora es necesario analizar cómo se podría recuperar éste y trabajarlo para volver a producir PET. Asimismo, resta evaluar la parte de un modelo de negocio y la factibilidad a nivel industrial, pero a mediano plazo sí es muy prometedor este desarrollo.
CAMINO AL MERCADO. Con esta investigación, el equipo de la Facultad de Química obtuvo el tercer lugar por proyectos de investigación en la V edición del Programa de Fomento al Patentamiento y la Innovación (PROFOPI), de la Coordinación de Innovación y Desarrollo (CID) de la UNAM. El PROFOPI promueve la protección de los derechos de propiedad intelectual mediante la figura de patente.
La patente de este desarrollo está en proceso de registro. Además, se buscará una segunda patente donde el proceso se mejora.
En este proyecto participan los profesores Amelia María de Guadalupe Farrés González Sarabia, Eric Edmundo Hernández Domínguez, así como los alumnos de posgrado y licenciatura Sara Luz Morales García, Magdalena Sánchez Sánchez e Ilse Solís Báez.
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