18.05.2022 - Universität Leipzig

Una enzima recién descubierta descompone el plástico PET en un tiempo récord

El hallazgo de la investigación podría ayudar a que el reciclaje biológico sea más viable comercialmente

Botellas de plástico, cestas, envoltorios... Estos envases ligeros de plástico PET se convierten en un problema si no se reciclan. Científicos de la Universidad de Leipzig han descubierto ahora una enzima muy eficaz que degrada el PET en un tiempo récord. La enzima PHL7, que los investigadores encontraron en un montón de compost en Leipzig, podría hacer posible el reciclaje biológico del PET mucho más rápido de lo que se pensaba. Los resultados se han publicado en la revista científica "ChemSusChem" y se han seleccionado como tema de portada.

Las bacterias utilizan las enzimas en la naturaleza para descomponer partes de las plantas. Desde hace tiempo se sabe que algunas enzimas, las llamadas hidrolasas que rompen el poliéster, también pueden degradar el PET. Por ejemplo, la enzima LCC, descubierta en Japón en 2012, se considera una "devoradora de plástico" especialmente eficaz. El equipo dirigido por el Dr. Christian Sonnendecker, investigador de la Universidad de Leipzig, está buscando ejemplos de estos ayudantes biológicos no descubiertos anteriormente en el marco de los proyectos financiados por la UE MIPLACE y ENZYCLE. Encontraron lo que buscaban en el Südfriedhof, un cementerio de Leipzig: en una muestra de un montón de compost, los investigadores dieron con el plano de una enzima que descomponía el PET a una velocidad récord en el laboratorio.

Los investigadores del Instituto de Química Analítica encontraron y estudiaron siete enzimas diferentes. La séptima candidata, llamada PHL7, obtuvo resultados en el laboratorio muy superiores a la media. En los experimentos, los investigadores añadieron PET a contenedores con una solución acuosa que contenía PHL7 o LCC, el anterior líder en descomposición de PET. A continuación, midieron la cantidad de plástico que se degradaba en un periodo de tiempo determinado y compararon los valores entre sí.

El PHL7 es dos veces más activo que el anterior líder

El resultado: en 16 horas, PHL7 hizo que el PET se descompusiera en un 90%; en el mismo tiempo, LCC consiguió una degradación de sólo el 45%. "Por tanto, nuestra enzima es dos veces más activa que el estándar de oro entre las hidrolasas que rompen el poliéster", explica Sonnendecker. Por ejemplo, la PHL7 descompuso una cesta de plástico -del tipo que se utiliza para vender uvas en los supermercados- en menos de 24 horas. Los investigadores descubrieron que un único bloque de construcción en la enzima es el responsable de esta actividad superior a la media. En el lugar en el que otras hidrolasas de ruptura de poliéster conocidas anteriormente contienen un residuo de fenilalanina, la PHL7 lleva una leucina.

El reciclaje biológico del PET presenta algunas ventajas en comparación con los métodos de reciclaje convencionales, que se basan principalmente en procesos térmicos en los que los residuos de plástico se funden a altas temperaturas. Estos procesos consumen mucha energía y la calidad del plástico disminuye con cada ciclo de reciclaje. Las enzimas, en cambio, sólo necesitan un entorno acuoso y una temperatura de entre 65 y 70 grados centígrados para funcionar. Otra ventaja es que descomponen el PET en sus componentes, ácido tereftálico y etilenglicol, que pueden reutilizarse para producir nuevo PET, lo que da lugar a un ciclo cerrado. Hasta ahora, sin embargo, el reciclaje biológico del PET sólo se ha probado en una planta piloto en Francia.

Proceso de reutilización del plástico respetuoso con el medio ambiente

"La enzima descubierta en Leipzig puede suponer una importante contribución al establecimiento de procesos alternativos de reciclaje de plásticos que ahorren energía", afirma el profesor Wolfgang Zimmermann, que desempeñó un papel clave en el establecimiento de la actividad de investigación sobre tecnologías basadas en enzimas en la Universidad de Leipzig. "Debido a los enormes problemas causados por la carga global de residuos plásticos en el medio ambiente, es cada vez más importante encontrar métodos ecológicos para reutilizar el plástico en una economía circular sostenible. El biocatalizador desarrollado ahora en Leipzig ha demostrado ser muy eficaz en la rápida descomposición de los envases alimentarios de PET usados y es adecuado para su uso en un proceso de reciclaje respetuoso con el medio ambiente en el que se puede producir nuevo plástico a partir de los productos de descomposición."

El reciclaje biológico debería ser menos costoso

Los investigadores de Leipzig esperan que la enzima PHL7 recién descubierta pueda hacer avanzar el reciclaje biológico en la práctica y están buscando socios industriales para ello. Están convencidos de que la mayor velocidad reducirá considerablemente los costes de reciclaje. En los próximos dos o tres años pretenden crear un prototipo que permita cuantificar con mayor precisión los beneficios económicos de su proceso de reciclaje biológico rápido.

Los científicos del equipo del profesor Jörg Matysik, del Instituto de Química Analítica, también quieren dilucidar la estructura y función de las enzimas mediante espectroscopia de RMN. También están trabajando en un nuevo método de pretratamiento para resolver un problema de reciclaje biológico: La descomposición del PET por medio de enzimas sólo ha funcionado hasta ahora para el llamado PET amorfo, que se utiliza en cosas como los envases de fruta, pero no para las botellas de plástico hechas de PET con mayor cristalinidad.

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