Los plásticos biodegradables se perfilan como una solución potencial para mitigar la crisis de residuos plásticos que contamina nuestro entorno y afecta nuestra salud. Sin embargo, el tiempo que tardan en degradarse y cómo las bacterias ambientales colaboran en este proceso siguen siendo aspectos poco comprendidos.
Investigar cómo los microbios descomponen los plásticos podría permitir a los científicos desarrollar materiales más sostenibles e incluso nuevos sistemas de reciclaje microbiano que transformen los desechos plásticos en recursos útiles.
Investigación pionera del MIT sobre la degradación de plásticos
Un equipo de investigadores del MIT ha dado un paso significativo hacia la comprensión de cómo las bacterias se asocian para descomponer el plástico. En un nuevo estudio, han revelado el papel de especies bacterianas marinas en la degradación de un tipo común de plástico biodegradable. Además, demostraron los procesos complementarios que utilizan los microbios para consumir completamente el plástico, donde una bacteria fragmenta el material en sus componentes químicos y otras lo metabolizan.
Este estudio es uno de los primeros en iluminar el rol específico de ciertas especies bacterianas en la degradación del plástico, sugiriendo que la velocidad a la que se degrada puede variar considerablemente según varios factores clave.
“Hay mucha incertidumbre sobre cuánto tiempo permanecen estos materiales en el medio ambiente”, afirma Marc Foster, autor principal y estudiante de doctorado del Programa Conjunto MIT-WHOI. “Esto muestra que la biodegradación del plástico depende en gran medida de la comunidad microbiana donde termina el plástico, así como de la química del polímero y su proceso de fabricación”.
Colaboración entre especies bacterianas
Los científicos esperan que los plásticos biodegradables puedan ser parte de la solución al creciente problema de residuos plásticos en océanos y vertederos. “Más de la mitad del plástico producido se envía a vertederos o se libera directamente al medio ambiente”, señala Foster. “Sin conocer los detalles específicos de los diferentes procesos de degradación, no podremos predecir con precisión la vida útil de estos materiales ni controlar mejor esa degradación”.
A pesar de que muchos estudios previos sobre biodegradación se han centrado en organismos microbianos individuales, Foster subraya que esto no refleja cómo se descomponen realmente los plásticos en la naturaleza.
“Es bastante raro que una sola bacteria lleve a cabo todo el proceso de degradación, ya que requiere una carga metabólica significativa para realizar todas las funciones enzimáticas necesarias”, explica Foster.
Métodos innovadores para estudiar la degradación del plástico
Para este estudio, los investigadores comenzaron con un tipo específico de plástico biodegradable conocido como copolímero alifático aromático, utilizado comúnmente en bolsas de compras y empaques alimentarios. Este material también se emplea frecuentemente en agricultura para cubrir suelos y prevenir malezas.
Los investigadores colocaron muestras del plástico a diferentes profundidades del Mar Mediterráneo para permitir que las bacterias formaran una película biológica alrededor del material. Posteriormente, aislaron diversas especies bacterianas y encontraron 30 tipos que proliferaban en abundancia sobre el plástico.
A través del uso del dióxido de carbono como indicador de degradación plástica, identificaron a Pseudomonas pachastrellae, una bacteria capaz de descomponer compuestos plásticos hasta obtener sus tres componentes químicos: ácido tereftálico, ácido sebácico y butanodiol.
Resultados significativos sobre comunidades bacterianas
No obstante, esta bacteria no podía consumir todos los componentes por sí sola. Al exponer cada bacteria a cada químico individualmente, descubrieron que ninguna especie podía metabolizar todos ellos; sin embargo, algunas podían procesar uno o dos por separado.
Finalmente, seleccionaron cinco especies bacterianas basándose en sus capacidades complementarias para demostrar que este pequeño grupo podía degradar completamente el plástico al igual que la comunidad más amplia de 30 especies.
"Pude simplificar el proceso de degradación a este conjunto específico de funciones metabólicas", comenta Foster. "Cuando eliminé una bacteria, la mineralización disminuyó, lo cual indicó que ese organismo estaba controlando la degradación del polímero".
Implicaciones futuras y apoyo institucional
A pesar de que las bacterias estudiadas son probablemente específicas del Mar Mediterráneo y solo sobrevivieron bajo condiciones controladas del laboratorio, este trabajo representa un avance importante al identificar roles específicos dentro del proceso consumición-plástico.
"La mayoría de los estudios no logran identificar qué bacterias controlan cada proceso complementario", concluye Foster. "Aquí podemos afirmar qué bacteria controla la degradación y cuáles manejan la mineralización". Este trabajo es un primer paso crucial hacia sistemas microbianos más eficientes para descomponer plásticos o convertirlos en productos útiles.
El proyecto fue respaldado por el MIT Climate and Sustainability Consortium y BASF SE, con apoyo parcial proporcionado por el Programa Nacional de Becas para Graduados (NSF).
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