Descubierto un nuevo procedimiento para reciclar plásticos que permite producir moléculas de valor añadido

Isabel Pardo, investigadora del Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB-CSIC), ha participado en un trabajo recientemente publicado en Science que detalla un procedimiento para crear un proceso químico y biológico en tándem para la producción de compuestos de alto valor añadido a partir de residuos plásticos. La Dra. Pardo colaboró ​​en el proyecto mientras trabajaba como postdoctoral en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL, EE. UU.). Se incorporó al CIB Margarita Salas hace un año con un contrato de atracción de talento financiado por un convenio entre el CSIC y las Fundaciones Reina Sofía y Primafrío para desarrollar plásticos sostenibles, dentro de la plataforma SusPlast del CSIC.

Los desechos plásticos se han convertido en un problema global debido a que los materiales ineficientemente tratados se acumulan en los vertederos y el entorno. Las estrategias existentes requieren que los plásticos se separen y limpien para poder reciclarse de manera efectiva, lo que hace que el procesamiento de diferentes plásticos constituidos por polímeros distintos, cada uno con sus propios componentes químicos, sea costoso y difícil.

Sullivan et al. desarrollaron un proceso que puede convertir mezclas de plásticos en un solo producto químico, trabajando hacia una solución que permitiría evitar la clasificación de plástico por tipo antes de su reciclaje. Los investigadores han aplicado la metodología a una mezcla de tres plásticos comunes: poliestireno (PS), tereftalato de polietileno (PET) y polietileno de alta densidad (HDPE); aunque proponen que el método podría extenderse a otros plásticos como el polipropileno (PP) y el cloruro de polivinilo (PVC).

El proceso de oxidación descompone los plásticos PS, PET y HDPE en una mezcla compleja de compuestos químicos, que incluyen ácido benzoico, ácido tereftálico y ácidos dicarboxílicos. El equipo diseñó sintéticamente una bacteria del suelo, Pseudomonas putida, para "canalizar" biológicamente la mezcla de productos intermedios a productos únicos: polihidroxialcanoatos (PHA), que son una forma emergente de bioplásticos biodegradables; o beta-cetoadipato, que se puede utilizar para fabricar nuevos materiales de nailon con rendimiento mejorado.

Las bacterias diseñadas no degradan los plásticos directamente, sino que reciclan la mezcla deconstruida de compuestos químicos oxigenados en un solo producto. La ingeniería genética y metabólica permitió al equipo ajustar hacia dónde canaliza el microorganismo el carbono resultante de las transformaciones bioquímicas llevadas a cabo por la bacteria, en este caso a PHA o a materiales beta-cetoadipatos, que pueden usarse para nuevos plásticos con rendimiento mejorado.

A raíz del trabajo publicado en Science, Pardo propone emplear bacterias distintas a Pseudomonas putida para fabricar polímeros que no pierdan calidad al reciclarse, como ocurre con el reciclado mecánico del plástico derivado del petróleo. Esta investigación se enmarca en el proyecto ReCREA que actualmente lidera en el CIB Margarita Salas gracias a la financiación del convenio CSIC-Fundación Reina Sofia.

Referencia: Mixed plastics waste valorization through tandem chemical oxidation and biological funneling. Kevin P. Sullivan, Allison Z. Werner, Kelsey J. Ramirez, Lucas D. Ellis, Jeremy R. Bussard, Brenna A. Black, David G. Brandner, Felicia Bratti, Bonnie L. Buss, Xueming Dong, Stefan J. Haugen, Morgan A. Ingraham, Mikhail O. Konev, William E. Michener, Joel Miscall, Isabel Pardo, Sean P. Woodworth, Adam M. Guss, Yuriy Román-Leshkov, Shannon S. Stahl, Gregg T. Beckham. Science. 13 Oct 2022, Vol 378, pp. 207-211. DOI: 10.1126/science.abo4626