Un estudio explora nuevas vías para transformar los residuos plásticos en recursos con valor añadido mediante biotecnología avanzada y diseño de procesos industriales. El objetivo es reciclar residuos plásticos con biología sintética y reducir el impacto de millones de toneladas de desechos que cada año acaban en ecosistemas terrestres y marinos.

Según datos del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, entre 19 y 23 Mt de residuos plásticos se filtran anualmente en los ecosistemas. Estos materiales tardan siglos en degradarse y se convierten progresivamente en micro y nanoplásticos. Frente a este escenario, la idea es construir una economía circular en la que los plásticos, al final de su vida útil, se conviertan de forma sistemática en productos nuevos en lugar de acumularse en vertederos y océanos.

Nuevas vías biotecnológicas para reciclar plásticos

El trabajo revisa diferentes estrategias basadas en biología sintética, ingeniería microbiana y diseño de procesos para degradar y reciclar residuos plásticos. Frente a los métodos de reciclaje tradicionales, que requieren productos químicos agresivos y altas temperaturas, se plantea el uso de organismos y sistemas biológicos diseñados como una alternativa más suave y potencialmente rentable para reciclar residuos plásticos con biología sintética.

Una de las líneas analizadas se centra en el desarrollo de nuevas rutas microbianas capaces de valorizar los plásticos usados. En un estudio publicado en la revista PLoS Computational Biology se evaluó si las materias primas derivadas de los residuos plásticos podían aportar la energía necesaria para impulsar la conversión microbiana de dióxido de carbono (CO₂) en productos útiles. El enfoque se basa en la mixotrofia, una estrategia en la que ciertos microorganismos metabolizan a la vez CO₂ y compuestos procedentes del plástico, combinando varias fuentes de carbono en lugar de alimentarse de un único sustrato, como es habitual en la mayoría de microbios.

Los resultados mostraron que varias fuentes de carbono derivadas de residuos, especialmente de plásticos, pueden sostener la conversión microbiana de CO₂ en compuestos de interés, abordando de forma simultánea el problema del exceso de dióxido de carbono y el de los desechos plásticos. En paralelo, se subrayó la importancia de desarrollar tecnologías que permitan descomponer los plásticos en su origen, por ejemplo en estaciones depuradoras de aguas residuales, de forma que se reduzca la carga contaminante antes de que estos residuos alcancen los ecosistemas naturales.

Otra línea de trabajo se centra en el tereftalato de polietileno (PET), uno de los plásticos más extendidos. Para este material se ha diseñado un proceso basado en una enzima presente en la naturaleza capaz de degradar el polímero. La propuesta consiste en introducir la enzima, o la información genética necesaria para producirla, en poblaciones de microorganismos de las aguas residuales municipales, de manera que estos organismos puedan descomponer el PET durante el tratamiento del agua. Ensayos de laboratorio muestran, a nivel microscópico, cómo distintas células intercambian ADN y adquieren la capacidad de utilizar compuestos procedentes del plástico como fuente de alimento.

Además, se están diseñando consorcios bacterianos simbióticos capaces de alimentarse exclusivamente de plástico. Estos consorcios se conciben como sistemas cooperativos en los que diferentes especies microbianas se reparten las tareas de degradación y bioconversión, transformando los residuos en moléculas de interés industrial o energético.

El estudio también aborda el problema desde el diseño de los materiales. Se ha desarrollado un método para reciclar polímeros y cauchos termoestables utilizando la infraestructura industrial existente, con cambios mínimos en la formulación. Esta estrategia abre la puerta a integrar en un sistema circular productos que hoy se consideran prácticamente no reciclables, como neumáticos de caucho, recubrimientos epoxi o bandas elásticas, que podrían pasar a reutilizarse en nuevos ciclos de fabricación.

Todas estas líneas se articulan en torno a la idea de que cada avance, por sí solo, representa una parte pequeña de la solución, pero la combinación de enfoques en biología sintética, ingeniería de procesos y diseño de materiales permite construir un marco tecnológico más completo para reducir la contaminación plástica y avanzar hacia una economía circular del plástico. Este trabajo ha sido desarrollado por un grupo multidisciplinar de ingeniería química y áreas afines de la Universidad de Waterloo, en Canadá, en el que participan, entre otros, los investigadores Marc Aucoin, Christian Euler, Brian Ingalls, Yilan Liu y Elisabeth Prince.