Cómo las bacterias podrían revolucionar la limpieza de residuos plásticos

Con más de 7 mil millones de toneladas de desechos plásticos generados a nivel mundial y menos del 10% reciclado, encontrar soluciones sostenibles a la contaminación plástica es urgente. Millones de toneladas de estos desechos se acumulan en el medio ambiente o son transportados por todo el mundo, solo para ser incinerados o depositados en vertederos, lo que resulta en una pérdida económica anual de 80 a 120 mil millones de dólares debido a la clasificación y procesamiento ineficientes de los desechos de envases plásticos, según estimaciones del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente. Sin embargo, un avance de los investigadores de la Universidad Northwestern puede ofrecer nuevas esperanzas para abordar este desafío creciente.

Un equipo dirigido por Ludmilla Aristilde, profesora asociada de ingeniería civil y ambiental en Northwestern, ha identificado cómo una bacteria común, Comamonas testosteroni, puede transformar los desechos plásticos en una fuente potencial de alimento. La bacteria, parte de la familia Comamonadaceae, se ha encontrado con frecuencia creciendo en plásticos en ríos urbanos y sistemas de aguas residuales. La clave de su éxito radica en una secuencia única de pasos de degradación del plástico: primero, la bacteria rompe el plástico en fragmentos más pequeños conocidos como nanoplásticos. A continuación, libera una enzima especializada para degradar aún más estos fragmentos en componentes más simples, que luego consume como fuente de nutrientes.

"Es sorprendente que una sola bacteria pueda realizar todo este proceso. Identificamos una enzima clave responsable de la descomposición del material plástico, que podría optimizarse y aprovecharse para eliminar los plásticos del medio ambiente", afirmó Aristilde. El estudio, publicado recientemente en Environmental Science & Technology, abre nuevas posibilidades para el uso de soluciones de ingeniería basadas en bacterias para gestionar los residuos plásticos que contaminan los sistemas hídricos y amenazan la vida silvestre.

Investigación sobre la descomposición de los plásticos PET

La investigación de Aristilde se basa en estudios previos de su equipo, que examinaron cómo C. testosteroni metaboliza los compuestos de carbono de la degradación de plantas y plásticos. En este nuevo trabajo, el foco estuvo puesto en la interacción de C. testosteroni con el tereftalato de polietileno (PET), un plástico duradero que se utiliza ampliamente en envases de alimentos y botellas de bebidas. El PET es un importante contribuyente a la contaminación plástica global, representando aproximadamente el 12% del uso total de plástico y hasta el 50% de los microplásticos encontrados en las aguas residuales.

Para entender cómo interactúa la C. testosteroni con el PET, el equipo llevó a cabo una serie de experimentos de laboratorio. Cultivaron las bacterias en películas y gránulos de PET, utilizando microscopía avanzada para rastrear los cambios en la superficie del plástico a lo largo del tiempo. También analizaron el agua circundante en busca de evidencia de partículas de plástico de tamaño nanométrico y examinaron la estructura interna de las bacterias para identificar las enzimas involucradas en el proceso de degradación.

Una enzima clave descubierta

Los resultados revelaron que, al exponerse al PET, la C. testosteroni expresa una enzima específica que desempeña un papel fundamental en la descomposición del plástico. Los colaboradores del Laboratorio Nacional Oak Ridge en Tennessee probaron aún más el papel de la enzima creando cepas bacterianas que carecían de la capacidad de producirla. Los resultados fueron sorprendentes: sin esta enzima, las bacterias perdían la mayor parte de sus capacidades de degradación del plástico. "Esto sugiere que esta enzima es esencial para la descomposición del plástico", explicó Aristilde.

Implicaciones para las aguas residuales y la salud ambiental

El descubrimiento podría tener implicaciones importantes no solo para la limpieza ambiental, sino también para comprender el comportamiento de los plásticos en los sistemas de aguas residuales. Aristilde señala que las aguas residuales son un importante reservorio de microplásticos y nanoplásticos. "La mayoría de la gente asume que los nanoplásticos ingresan a las plantas de tratamiento de aguas residuales como nanoplásticos. Pero hemos demostrado que la actividad microbiana puede descomponer plásticos más grandes en nanoplásticos durante el tratamiento", dijo. Este hallazgo subraya la necesidad de monitorear de cerca cómo se transforman los plásticos durante su viaje a través de los sistemas de aguas residuales hasta ríos y lagos.

Al descubrir el mecanismo a través del cual C. testosteroni degrada el PET, los investigadores han sentado las bases para futuras aplicaciones que podrían aprovechar esta bacteria para iniciativas de limpieza de plástico a gran escala. Con una mayor optimización, estas soluciones de bioingeniería podrían ser una herramienta fundamental en la lucha mundial contra la contaminación plástica.