Investigadores de EU modificaron la bacteria “E.coli”, mediante ingeniería microbiana, para producir los materiales biodegradables para el plástico infinitamente reciclable conocido como poli(diketoenamina) o PDK, según un estudio publicado en la revista Nature Sustainability.
A diferencia de los plásticos tradicionales, el PDK puede descomponerse una y otra vez en bloques de construcción prístinos y transformarse en nuevos productos sin pérdida de calidad. Inicialmente, los PDK utilizaban bloques de construcción derivados de productos petroquímicos, pero esos ingredientes pueden rediseñarse y producirse con microbios. Ahora, tras cuatro años de esfuerzos, los colaboradores han manipulado ‘E. coli’ para convertir azúcares de plantas en algunos de los materiales de partida –una molécula conocida como lactona de ácido triacético (bioTAL)– y han producido un PDK con aproximadamente un 80% de biocontenido.
El hallazgo es fruto de la colaboración entre expertos de tres instalaciones del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) del Departamento de Energía: la Fundición Molecular, el Instituto Conjunto de Bioenergía (JBEI) y el Advanced Light Source, en Estados Unidos.
«Es la primera vez que se integran bioproductos para fabricar un PDK predominantemente biológico –explica Brett Helms, científico de Molecular Foundry que ha dirigido el proyecto–. Y es la primera vez que se ve una bioventaja sobre el uso de productos petroquímicos, tanto con respecto a las propiedades del material como al coste de producirlo a escala».
«Hemos demostrado que la vía hacia el 100% de plásticos biodegradables y reciclables es factible –destaca Jeremy Demarteau, científico del equipo que contribuye al desarrollo del biopolímero–. Lo verán de nosotros en el futuro».
Los usos del PDK
Los PDK pueden utilizarse para una gran variedad de productos, como adhesivos, artículos flexibles como cables de ordenador o correas de reloj, materiales de construcción y «termoestables resistentes», plásticos rígidos fabricados mediante un proceso de curado. Los investigadores se sorprendieron al comprobar que la incorporación del bioTAL al material ampliaba su rango de temperaturas de trabajo hasta 60 grados centígrados en comparación con la versión petroquímica. Esto abre la puerta al uso de los PDK en artículos que necesiten temperaturas de trabajo específicas, entre ellos equipos deportivos y piezas de automoción como parachoques o salpicaderos.
El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente calcula que en todo el mundo producimos unos 400 millones de toneladas de residuos plásticos al año, y se prevé que esa cifra aumente a más de 1.000 millones de toneladas en 2050. De los 7.000 millones de toneladas de residuos plásticos que ya se generan, sólo se recicla un 10%, mientras que la mayor parte se deposita en vertederos o se quema.
«No podemos seguir utilizando nuestras menguantes reservas de combustibles fósiles para alimentar este insaciable deseo de plásticos –alerta Jay Keasling, profesor de la Universidad de Berkeley, científico titular del Área de Biociencias del Laboratorio de Berkeley y director general del JBEI–. Queremos ayudar a resolver el problema de los residuos plásticos creando plásticos biodegradables y circulares, y ofreciendo un incentivo a las empresas para que los utilicen. Así la gente podría tener los productos que necesita durante el tiempo que los necesita, antes de que esos artículos se transformen en algo nuevo».
La importancia del estudio
El estudio también se basa en un análisis medioambiental y tecnológico de 2021, que demostró que el plástico PDK podría ser comercialmente competitivo con los plásticos convencionales si se produjera a gran escala.
«Nuestros nuevos resultados son muy alentadores –resalta Corinne Scown, científica del Área de Tecnologías Energéticas del Berkeley Lab y vicepresidenta del JBEI–. Hemos descubierto que, incluso con modestas mejoras en el proceso de producción, pronto podríamos estar fabricando plásticos PDK de origen biológico que sean más baratos y emitan menos CO2 que los fabricados con combustibles fósiles».
Esas mejoras incluirían acelerar el ritmo al que los microbios convierten los azúcares en bioTAL, utilizar bacterias que puedan transformar una mayor variedad de azúcares y otros compuestos derivados de plantas y alimentar la instalación con energía renovable.
