Siendo uno de los bioplásticos más utilizados en el mundo, el ácido poliláctico (PLA) se degrada muy poco fuera de los compostadores industriales. Un grupo de investigadores e investigadoras ha desarrollado una enzima, que posteriormente han integrado en el PLA para que lo degrade y soporte las altas temperaturas del proceso de fabricación del plástico enzimático.
Publicados en
Nature, estos trabajos permiten que el PLA se desintegre en menos de veintiséis semanas en un compostador doméstico.
Producido a partir de materias vegetales, el PLA ahora puede degradarse en menos de 26 semanas gracias a una enzima directamente integrada en el plástico y capaz de resistir a su temperatura de formulación.
© Guicherd et al.
Sintetizado a partir de materias vegetales, el ácido poliláctico (PLA) es un polímero de origen biológico muy utilizado para los recipientes alimentarios. Su biodegradabilidad también es promovida, pero esta solo ocurre si la temperatura supera los 60 grados Celsius durante un período prolongado. Si bien esto corresponde en parte a las condiciones de los compostadores industriales, el PLA desechado en otros lugares desaparecerá demasiado lentamente para ser considerado ecológico.
La integración de enzimas dentro del propio material podría facilitar su biodegradación, pero los procesos industriales de moldeo del PLA se realizan a al menos 170 grados, una temperatura demasiado elevada para las moléculas de origen biológico.
Investigadores e investigadoras del Instituto de Biotecnología de Toulouse (
TBI, CNRS/INRAE/INSA Toulouse), de la empresa
Carbios (Francia) y de las universidades
Kasetsart (Tailandia) y
Mons (Bélgica) han desarrollado una solución para integrar enzimas que mantengan su eficacia después del procesamiento del PLA.
El plástico enzimático se desintegra en menos de veintiséis semanas, lo que es más rápido que el plazo máximo legal para su uso en compostaje doméstico, y también desaparece—aunque más lentamente—si termina a la intemperie. En una instalación dedicada, el PLA modificado también produce más biometano, otra fuente de valorización de residuos.
Estos trabajos se llevaron a cabo principalmente en el laboratorio cooperativo INSA/Carbios PoPlaB (Polímeros, plásticos y biotecnología), ubicado en el TBI. Los científicos primero buscaron las enzimas más adecuadas y seleccionaron una proteína llamada PAM, producida por la bacteria termófila
Actinomadura keratinilytica.
Dado que sus propiedades eran prometedoras pero no suficientes, el equipo recurrió a enfoques bioinformáticos para buscar una nueva enzima termoestable, denominada ProteínaT, y optimizaron sus propiedades mediante técnicas de ingeniería molecular. Así, el equipo diseñó una enzima que resiste altas temperaturas, degrada eficazmente el PLA y, además, se mezcla bien con el plástico.
La enzima se integra entonces en una premezcla estabilizada, una forma en la que la molécula puede almacenarse a largo plazo. Solo cuando el PLA enzimático se encuentra en condiciones de compostaje, la enzima comienza a degradarlo, lo que lo convierte, por ejemplo, en un material ideal para envases alimentarios flexibles.
Los científicos están ahora investigando soluciones enzimáticas para otros polímeros, como el poliamida.
Referencia:
An engineered enzyme embedded into PLA to make self-biodegradable plastic.
Nature 631, 884-890 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41586-024-07709-1
Fuente: CNRS INSIS