• Jóvenes investigan cómo crear plástico biodegradable a partir de bacterias genéticamente modificadas

Lunes 7 de Septiembre de 2015

La búsqueda de un mecanismo biológico que permita crear plástico que se degrade en uno a dos años y cuya producción sea segura y de bajo costo es lo que motiva a un grupo de universitarios e investigadores del Centro de Biotecnología y Bioingeniería de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile.



Más de 9 millones de toneladas de plástico serán lanzadas al mar en 2015. Dado el incremento en el consumo y desecho de productos hechos con este material, en el año 2025 se arrojarán alrededor de 16 millones de toneladas de plástico al mar, alcanzado un estimado acumulado de 155 millones de toneladas. Así lo consignaron científicos de siete instituciones, en una investigación publicada en la revista Science(1) en febrero de este año que puso la luz roja en una crisis medioambiental que aún no logra ser dimensionada, ni regulada.

Recientemente, un reporte publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences de Estados Unidos(2) reveló otro problema que recién emerge: todo ese plástico vertido al mar ha comenzado a fragmentarse en micro-granos que, al ser tragados por especies marinas, anidan en sus organismos acarreando consigo otros contaminantes. Este problema está comenzando a ser cuantificado por la ciencia y –por ende- pueden pasar años sin una solución.

En busca de un mecanismo biológico que permita generar plástico biodegradable de manera simple y con menos costos, un grupo de jóvenes investigadores de la Universidad de Chile investiga una forma de producirlo usando bacterias genéticamente modificadas.

 UNA FÁBRICA MICROSCÓPICA Y VIVA

En la actualidad, una de las alternativas a los plásticos convencionales es el ácido poliláctico o PLA (Polylactic acid), un polímero biodegradable y biorreabsorbible cuyas versátiles aplicaciones van desde telas y embalaje, hasta usos como plástico rígido. Sus propiedades son comparables a las del poliestireno, polipropileno y polietileno, que son los compuestos más comunes con los que se fabrica hoy plástico convencional. Además, el PLA permite utilizar los mismos procesos de manufactura que con los materiales convencionales, lo que –para la industria- es una gran ventaja.

“En la actualidad se puede producir PLA, pero usando procesos químicos altamente complejos”, indica Luis Rodríguez, de Ingeniería Civil en Biotecnología, investigador del Centro de Biotecnología y Bioingeniería (Cebib) de la Universidad de Chile y miembro del equipo de jóvenes científicos iGEM OpenBio UChile.

El mecanismo que los universitarios están buscando crear consiste en el desarrollo de una cadena productiva de PLA usando bacterias genéticamente modificadas: “En una primera fase, lo que haremos es alimentar a una bacteria con glucosa, para que generen una sustancia llamada lactato. Este lactato será consumido por una segunda bacteria, la que lo transformará en ácido poliláctico o PLA”, explica Severine Cazaux, también investigadora Cebib y miembro del equipo.

esquemapla

La diferencia que tiene la iniciativa de otros procesos biológicos, es que –si bien utilizan bacterias genéticamente modificadas- requieren de condiciones muy controladas para su producción, haciéndolos poco eficientes. “Hasta ahora, se ha logrado que las bacterias produzcan PLA en su interior, lo que implica destruirlas para sacar el material, generando con ello desechos biológicos. Nuestro circuito genético no requiere que destruyamos a las bacterias, sino que hacemos que trabajen en un círculo virtuoso y estable”, describe Gustavo Calvo, de Ingeniería en Biotecnología Molecular y también miembro de iGEM OpenBio UChile.

Este diseño, único en su tipo, implica que se requeriría menos energía en el proceso, ya que la producción de PLA ocurre en el líquido en el que habitan las bacterias, evitando destruirlas. Esto mismo hace que la purificación del PLA sea también menos costosa, dado que se produce en forma soluble en el líquido o cultivo donde están las bacterias.

 CIRCUITO GENÉTICO CON MECANISMOS DE CONTROL

La seguridad es un tema que constituye un punto vital para los jóvenes y, para garantizar la virtuosidad del circuito genético, incorporarán un mecanismo de auto-regulación que, midiendo el pH en el ambiente, permitirá mantener un equilibrio constante de alta productividad en el cultivo que alberga a las bacterias. Estos organismos, finalmente, cuentan con un sistema de bioseguridad que hace que, en caso de ruptura de la matriz donde están las bacterias, éstas mueran y no sean capaces de pasar su material genético al medio ambiente.

A futuro, indica Luis Rodríguez, esperan modificar la fuente usada para hacer funcionar este sistema, pasando de la glucosa al alginato, un tipo de azúcar que existe dentro de las algas: “De esa manera, ni siquiera utilizaríamos recursos propios de la cadena alimenticia del ser humano, sino algas, que se encuentran en abundancia en nuestras costas y pueden ser cultivadas con este fin”.

La pasión con la que trabajan en su objetivo tiene un objetivo claro: “El plástico convencional puede tardar de 500 a 1.000 años en biodegradarse, Es decir, recién en 400 años más comenzará a desaparecer el plástico creado a inicios del siglo XX. Aún no somos testigos de la magnitud del desastre que implica la acumulación de millones de toneladas en los distintos ecosistemas”, explica Severine. Gustavo agrega que “se requiere en forma urgente una forma de producción de PLA que sea rápida, estable, segura y poco costosa. Es un plástico que tarda de uno a dos años en biodegradarse una vez desechado. Las cifras hablan por sí mismas y nuestro medio ambiente requiere soluciones con urgencia”.

 PRESENTACIÓN EN ESTADOS UNIDOS

A fines de septiembre, este equipo viajará a Estados Unidos a presentar su iniciativa en iGEM, la competencia de biología sintética más importante a nivel mundial. Para conocer más de este proyecto, han desarrollado una wiki en inglés con la que esperan difundir tanto la biología sintética como la necesidad imperiosa de desarrollar alternativas a los plásticos tradicionales.

El proyecto ha sido respaldado por el Centro de Biotecnología y Bioingeniería, el Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología, la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile, la Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica (Conicyt), el Ministerio del Medio Ambiente y la empresa Sigma-Aldrich.

La iniciativa ya ha sido reconocida en el país: el grupo de jóvenes investigadores presentó su proyecto en junio en el Primer Simposio de Innovación en Ciencia y Tecnología “Aplica tu Idea” organizado por STGOLabSpace y Fundación Copec-UC y resultaron ganadores del 2° lugar.